Том 53 № 3 2017 (МАЙ – ИЮНЬ)
СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ
1. Резник А.Л., Тузиков А.В., Соловьев А.А., Торгов А.В. Оптимальные по быстродействию алгоритмы поиска случайных импульсно-точечных источников для систем с несколькими приёмными устройствами
Аннотация:
Построены оптимальные по быстродействию алгоритмы локализации случайных импульсно-точечных источников, имеющих равномерное распределение на интервале поиска и обнаруживающих себя генерацией в случайные моменты времени мгновенных импульсов (дельта-функций). Оптимальные поисковые процедуры обеспечивают заданную точность локализации и зависят от количества регистрирующих устройств в приёмной системе.
Страницы: 3-11
DOI: 10.15372/AUT20170301
2. Грузман И.С. Оценивание вектора частот двумерного гармонического сигнала с использованием трёхточечных интерполяционных алгоритмов и сингулярного разложения
Аннотация:
Предложены простые в вычислительном отношении алгоритмы оценивания локального вектора частот вещественного двумерного сигнала с медленно изменяющимися параметрами, наблюдаемого при наличии аддитивного гауссовского шума. Для уточнения грубой максимально правдоподобной оценки вектора частот используются трёхточечные алгоритмы интерполяции и сингулярное разложение матрицы размера 3 x 3 коэффициентов дискретного преобразования Фурье. Приведены результаты компьютерного моделирования, демонстрирующие эффективность алгоритмов при малых размерах анализируемого фрагмента.
Страницы: 12-18
DOI: 10.15372/AUT20170302
3. Климов А.В., Двойнишников С.В., Меледин В.Г., Куликов Д.В., Кротов С.В., Щепихин И.В. Определение трёхмерного вектора скорости по данным лазерных доплеровских измерений неравномерно дискретизованных компонент
Аннотация:
Предложен метод определения трёхмерного вектора скорости потока по данным лазерных доплеровских измерений неравномерно дискретизованных компонент. Метод основан на фильтрации и линейной интерполяции измеренных компонент скорости в каналах схемы. В численном моделировании и физическом эксперименте показано, что ошибка метода не превышает 2 % и в несколько раз улучшаются результаты метода интерполяции по ближайшим точкам.
Страницы: 19-27
DOI: 10.15372/AUT20170303
4. Егоров А.В., Поляков В.В., Лепендин А.А., Грачева Я.И. Применение сигналов специальной формы в многочастотных вихретоковых измерениях
Аннотация:
Предложен метод вихретоковых измерений, основанный на использовании возбуждающего сигнала специальной формы. Последующая цифровая обработка регистрируемого выходного сигнала делает возможным расчёт параметров измерительного датчика на различных частотах и построение экспериментального годографа системы датчик—контролируемый объект. Проведённые эксперименты для материалов с различными физическими и геометрическими характеристиками построения годографов показали, что предложенный метод обеспечивает надёжное разделение основных факторов, влияющих на результаты многочастотных вихретоковых измерений. Полученные результаты могут быть использованы в автоматизированных системах диагностики и неразрушающего контроля материалов и изделий.
Страницы: 28-35
DOI: 10.15372/AUT20170304
5. Артюшенко В.М., Воловач В.И. Идентификация параметров распределения аддитивных и мультипликативных негауссовских помех
Аннотация:
Рассмотрены вопросы, связанные с идентификацией параметров и формы плотности распределения вероятности воздействующих на полезный сигнал аддитивных и мультипликативных в общем случае негауссовских помех. Представлены результаты численного моделирования методов оценки информационных параметров случайных процессов с негауссовской плотностью распределения вероятности по конечной выборке.
Страницы: 36-43
DOI: 10.15372/AUT20170305
6. Панин С.В., Чемезов В.О., Любутин П.С., Титков В.В. Алгоритм детектирования усталостной трещины и определения местоположения её вершины на оптических изображениях
Аннотация:
Предложен и протестирован алгоритм детектирования трещины на оптических изображениях, зарегистрированных при усталостных испытаниях материалов. Алгоритм предназначен для использования при автоматизации измерения параметров роста трещины и слежения за её вершиной в процессе циклического нагружения в целях перемещения оптической системы относительно поверхности исследуемого образца в «область интереса». Установлено, что координаты фрагмента изображения, содержащего трещину, могут быть определены со средней ошибкой 1,93 % от полного размера растра. Тестирование алгоритма на модельных изображениях показало, что средняя ошибка определения местоположения вершины трещины не превышает 56 пикселей.
Страницы: 44-52
DOI: 10.15372/AUT20170306
7. Вяткин С.И. Метод рекурсивного поиска элементов изображения функционально заданных поверхностей
Аннотация:
Рассмотрены проблема синтеза изображений высокого качества в реальном времени и способ задания трёхмерных объектов на основе функций возмущения. Предложен метод рекурсивного поиска элементов изображения функционально заданных объектов с использованием графических ускорителей. Показаны преимущества такого подхода перед фрейм-буферным методом визуализации.
Страницы: 53-57
DOI: 10.15372/AUT20170307
ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
8. Суровцев Н.В. Подавление паразитного фона в низкочастотной спектроскопии комбинационного рассеяния света
Аннотация:
Предложен монохроматор, применение которого позволяет подавлять паразитное излучение лазера, доводя до уровня, требуемого для низкочастотной (<100 см-1) спектроскопии комбинационного рассеяния света. Монохроматор имеет высокое спектральное разрешение, включает в себя малое число оптических элементов и легко встраивается в оптическую схему эксперимента. Эффект от применения монохроматора в спектроскопии низкочастотного комбинационного рассеяния света проиллюстрирован на тестовых образцах.
Страницы: 58-63
DOI: 10.15372/AUT20170308
9. Шиманский Р.В., Полещук А.Г., Корольков В.П., Черкашин В.В. Динамическая коррекция координаты лазерного пучка при записи крупногабаритных дифракционных элементов для контроля асферических зеркал
Аннотация:
Создан метод увеличения точности работы круговой лазерной записывающей системы при записи крупногабаритных дифракционных оптических элементов в полярной системе координат и представлены результаты его использования. Предложен и исследован алгоритм коррекции ошибок позиционирования в процессе записи на круговой лазерной записывающей системе, разработанной в Институте автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН. Показаны изготовленные с использованием разработанного метода высокоточные дифракционные оптические элементы и результаты применения этих элементов для контроля асферического зеркала диаметром 6,5 м нового космического телескопа «Джеймс Уэбб».
Страницы: 64-73
DOI: 10.15372/AUT20170309
10. Соболев В.С., Кащеева Г.А. Потенциальная точность методов лазерной доплеровской анемометрии в режиме одночастичного рассеяния
Аннотация:
Определена потенциальная точность методов лазерной доплеровской анемометрии для режима одночастичного рассеяния, когда единственным мешающим фактором является дробовой шум, порождаемый самим оптическим сигналом. Задача решена на основе методологии максимального правдоподобия с использованием компьютерного моделирования. Исходными параметрами для моделирования выбраны: число реальных или виртуальных интерференционных полос в измерительном объёме анемометра, частота дискретизации сигнала и ряд типичных значений отношений сигнал/дробовой шум. В качестве оцениваемых параметров взяты: доплеровская частота как основной параметр, несущий информацию о скорости процесса; амплитуда сигнала, содержащая информацию о размерах рассеивающих частиц и их концентрации; момент появления частиц в центре измерительного объёма анемометра, знание которого необходимо при восстановлении реализации скорости исследуемого потока как функции времени. Полученные оценки показали очень слабое влияние дробового шума (0,004-0,04 %) на точность определения частоты во всём диапазоне задаваемых значений исходных параметров. Для амплитуды сигнала и момента появления рассеивающих частиц в центре измерительного объёма вносимые дробовым шумом погрешности лежат в диапазоне 0,2-3,5 % и при достаточно большом числе интерференционных полос (>20) не превышают 0,2 % независимо от уровня дробового шума.
Страницы: 74-80
DOI: 10.15372/AUT20170310
11. Заболотский А.А. Резонансный перенос энергии между сферической наночастицей и J-агрегатом
Аннотация:
Исследуется нерадиационный (ферстеровский) перенос энергии между J-агрегатом красителя и близко расположенными наночастицами, обладающими свойствами двухуровневых систем. Наночастицы могут быть квантовыми точками (КТ) или сферически-симметричным пакетом атомов. Для описания динамики процесса выведены уравнения, характеризующие динамику матрицы плотности в двухуровневой среде и эволюцию экситонных импульсов в протяжённом квазиодномерном J-агрегате красителя. Показано, что в системе реализуется эффективный управляемый резонансный перенос энергии, запасённой в КТ, который проявляется в усилении экситонных импульсов. В свою очередь, возможен обратный процесс переноса энергии экситонов в частичную инверсию двухуровневых переходов КТ. Результаты работы подтверждаются известными из литературы экспериментальными данными.
Страницы: 81-88
DOI: 10.15372/AUT20170311
12. Атутов С.Н., Бенимецкий Ф.А., Макаров А.О. Влияние объёмной диффузии атомов рубидия и натрия на время их адсорбции на поверхности стекла
Аннотация:
Представлены результаты измерения поверхностного потенциала и времени пребывания атомов Rb и Na на поверхности молибденового стекла марки С-52. Обнаружено, что при температурах меньше температуры стеклования зависимость времени пребывания атомов Rb от температуры хорошо описывается формулой Аррениуса. Измерены поверхностные потенциалы, которые составили 0,67 и 1,37 эВ для Rb и Na соответственно. Выявлено, что при температурах выше температуры стеклования время пребывания данных атомов аномально возрастает. Это обусловлено тем, что при столкновении атома с поверхностью расплавленного стекла он может проникнуть в объём стекла, а затем посредством диффузии вернуться назад и десорбироваться с поверхности. В таком случае время пребывания атома на стекле определяется диффузионным временем и может быть очень значительным, несмотря на относительно низкий потенциальный барьер на поверхности и высокую температуру.
Страницы: 89-100
DOI: 10.15372/AUT20170312
13. Гужов В.И., Ильиных С.П., Хайбуллин С.В. Восстановление фазовой информации на основе методов пошагового фазового сдвига при малых углах между интерферирующими пучками
Аннотация:
Предложен метод восстановления цифровых голограмм, получаемых при малых углах между интерферирующими волновыми полями. Рассматривается способ получения информации о фазе волнового фронта, отражённого от объекта.
Страницы: 101-106
DOI: 10.15372/AUT20170313
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ
14. Багинский И.Л., Косцов Э.Г. Ёмкостные МЭМС-акселерометры сверхвысоких ускорений
Аннотация:
Установлена возможность создания ёмкостного акселерометра для измерения сверхвысоких ускорений (до 106g и более). Показано, что введение в межэлектродный зазор тонкой плёнки электрета с высоким потенциалом поверхности позволяет значительно расширить частотный и амплитудный диапазоны регистрации ускорений при уменьшении размера устройства по сравнению с известными МЭМС-акселерометрами сверхвысоких ускорений. Создана математическая модель электретного акселерометра для сверхвысоких ускорений и проведён анализ основных закономерностей его функционирования.
Страницы: 107-116
DOI: 10.15372/AUT20170314
15. Филимонова Н.И., Илюшин В.А., Величко А.А. Молекулярно-лучевая эпитаксия буферных слоёв BaF2/CaF2 на подложке Si(100) для монолитных фотоприёмных устройств
Аннотация:
Исследование морфологии поверхности эпитаксиальных плёнок BaF2, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии в различных режимах роста на поверхности CaF2/Si(100), проведено методом атомно-силовой микроскопии. Слои CaF2 получены на подложке Si(100) в низкотемпературном режиме роста (Ts = 500 oС). Определены технологические режимы роста сплошных с гладкой поверхностью плёнок BaF2 на СaF2/Si(100), пригодных в качестве буферных слоёв для последующего роста слоёв PbSnTe или других полупроводников типа А4В6 и твёрдых растворов на их основе.
Страницы: 117-124
DOI: 10.15372/AUT20170315
