Том 54 № 1 2018 (ЯНВАРЬ – ФЕВРАЛЬ)
СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА
ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
1. Пен Е. Ф., Шелковников В. В. Сравнение дифракционной эффективности голографических отражательных решёток для различных схем записи в фотополимерном материале
Аннотация:
Теоретически и экспериментально исследовано соотношение дифракционной эффективности объёмных отражательных голограмм, полученных с использованием как двухпучковой, так и однопучковой схем записи в поглощающих светочувствительных материалах. На примере конкретного фотополимерного материала продемонстрировано это соотношение.
Страницы: 3-9
DOI: 10.15372/AUT20180101
2. Гибин И. С., Козик В. И., Нежевенко Е. С. Генерация динамических сцен для тестирования тепловизионных приборов в дальнем ИК-диапазоне
Аннотация:
При создании специализированных стендов контроля и оценки параметров информационных систем важное значение имеют устройства формирования тестовых полей. Рассмотрены имитационно-моделирующие стенды на основе микрозеркальных модуляторов, способные генерировать динамические (перестраиваемые) изображения в реальном времени. Для применения таких модуляторов в длинноволновом ИК-диапазоне спектра проведена их модернизация путём замены обычных защитных стёкол материалами, прозрачными в ИК-диапазоне, вплоть до длины волны 14 мкм. Исследованы конструктивные особенности стендов на основе описания микрозеркальных модуляторов в виде эшелеттов – дифракционных решёток с пилообразной формой штриха. Приведены результаты экспериментов. Модернизированные модуляторы показали свою работоспособность в составе инфракрасных имитационно-моделирующих стендов и являются перспективными при разработке современных систем контроля и динамического тестирования инфракрасных фотоприёмных устройств и систем.
Страницы: 10-16
DOI: 10.15372/AUT20180102
3. Гречихин В. А., Хренникова Т. А. Потенциальная точность оценки информационного параметра сигнала гомодинного лазерного доплеровского виброметра
Аннотация:
Проведён анализ потенциальной точности оценки индекса модуляции сигнала гомодинного лазерного доплеровского виброметра с гармонической частотной модуляцией при известных и неизвестных неинформационных параметрах сигнала. С использованием неравенства Рао – Крамера получены выражения для расчёта нижней границы дисперсии эффективной оценки индекса модуляции и исследована её зависимость от параметров смеси сигнала и шума. Даны рекомендации по выбору условий проведения измерений амплитуды вибросмещения гомодинным лазерным доплеровским виброметром.
Страницы: 17-23
DOI: 10.15372/AUT20180103
4. Трунов В. И., Губин К. В., Иванова К. А., Полещук А. Г., Седухин А. Г., Черкашин В. В. Применение датчика волнового фронта Шэка – Гартмана для контроля параметров сверхзвуковой газовой струи
Аннотация:
Представлены результаты экспериментального исследования распределения плотности в малоразмерной (диаметр 1–2 мм) сверхзвуковой газовой струе в вакууме. Измерения проведены с помощью разработанного датчика волнового фронта Шэка – Гартмана, состоящего из микролинзовой матрицы с числом элементов 100 × 100 и видеокамеры форматом 2048 × 2048 пикселей. Дан анализ достоверности результатов измерений по пространственной и временнóй разрешающим способностям, а также по минимальным уровням изменений фазы, вносимых тестируемым объектом.
Страницы: 24-30
DOI: 10.15372/AUT20180104
5. Бобринев В. И., Галкин М. Л., Ковалев М. С., Малинина П. И., Одиноков С. Б. Исследование синтезированных голограмм Френеля для датчиков волнового фронта
Аннотация:
Исследуется возможность применения синтезированных голограмм Френеля в задаче определения фазовых искажений волнового фронта. Приведены результаты компьютерного моделирования распространения элементарного сигнала на основе интегрального преобразования Френеля. Показан принцип работы голограммы для датчика волнового фронта.
Страницы: 31-37
DOI: 10.15372/AUT20180105
6. Azarpour A., Sharifi S., Nezhad M. K. Исследование нелинейных оптических свойств шафрана в нанокаплях и растворе методом Z-сканирования
Аннотация:
Молекулы с сильным двухфотонным поглощением находят применение в фотодинамической терапии или фотонных устройствах. Влияние полярности среды и её дисперсности на нелинейные оптические свойства шафрана изучалось методом Z-сканирования с помощью непрерывного лазера с длиной волны 532 нм. Установлено, что значения нелинейного показателя преломления и сечение двухфотонного поглощения шафрана возрастают при уменьшении полярности среды и при увеличении размера капли в микроэмульсии.
Страницы: 38-45
DOI: 10.15372/AUT20180106
7. Атутов С. Н., Микерин С. Л., Плеханов А. И., Симанчук А. Э., Сорокин В. А., Якиманский А. В., Смирнов Н. Н., Валишева Н. А. Планарный фазовый электрооптический модулятор на основе хромофорсодержащих полиимидов
Аннотация:
Представлены экспериментальные исследования нелинейно-оптических и электрооптических свойств оригинальных синтезированных хромофорсодержащих полиимидов с ковалентно присоединённым красителем DR-13. Проведено сравнение результатов измерений методом генерации второй гармоники и прямых измерений электрооптического отклика методом Teng – Man. Обнаружена высокая температурная стабильность исследованных полиимидов. Рассмотрены и экспериментально реализованы методы создания фазового электрооптического модулятора в планарном исполнении с использованием синтезированных хромофорсодержащих полиимидов. Приведены оптические и электрооптические характеристики созданного модулятора.
Страницы: 46-53
DOI: 10.15372/AUT20180107
8. Бокало С. Ю., Бокашов И. М., Ляхов Д. М., Пикулев С. В., Черных А. В. Стабилизация астрономических изображений с помощью управляемого плоского зеркала
Аннотация:
Разработан опытный образец ключевого элемента адаптивно-оптической системы – корректора наклонов световых пучков, представляющего собой плоское управляемое зеркало. Реализован алгоритм коррекции атмосферных искажений световых волн низкой интенсивности, создано программное обеспечение, функционирующее в режиме реального времени. В лабораторных экспериментах достигнуто значение ширины полосы замкнутой системы 100 Гц. Перспективность применения созданного программного обеспечения подтверждена в ходе дневных наблюдений за звёздами.
Страницы: 54-60
DOI: 10.15372/AUT20180108
9. Жимулева Е. С., Завьялов П. С., Кравченко М. С. Разработка телецентрических объективов для систем размерного контроля
Аннотация:
Представлены особенности проектирования телецентрических в пространстве предметов объективов. Приведены оптические схемы трёх телецентрических объективов, разработанных для систем размерного контроля, использующих метод теневой проекции. Описан метод контроля качества изготовления таких объективов, обладающих малыми дисторсией (менее 0,02 %) и нетелецентричностью (менее 0,01º). Дано сравнение экспериментально полученных оптических характеристик двух изготовленных нами объективов и одного фирмы Thorlabs (США).
Страницы: 61-70
DOI: 10.15372/AUT20180109
10. Ружицкая Д. Д., Самойленко А. А., Иванов А. Д., Миньков К. Н. Анализ спектров пропускания оптических микрорезонаторов методом уширения моды
Аннотация:
Представлен алгоритм обработки спектров пропускания оптических микрорезонаторов с модами «шепчущей галереи» для применения в качестве детектора наночастиц. Алгоритм основан на уширении резонансной кривой микрорезонатора при осаждении наночастиц на его поверхности. Сопоставлены экспериментальные результаты по детектированию частиц с теорией адсорбции Ленгмюра. Оценён вклад нестабильности источника возбуждающего излучения, вызванной температурным дрейфом резонансной частоты, в погрешность измерений.
Страницы: 71-79
DOI: 10.15372/AUT20180110
11. Мордасов М. М., Савенков А. П., Сафонова М. Э., Сычев В. А. Бесконтактное триангуляционное измерение расстояния до зеркальных поверхностей
Аннотация:
Проведён метрологический анализ триангуляционных лазерных датчиков расстояния до зеркальных поверхностей. В результате теоретических и экспериментальных исследований установлено, что диапазон измерения расстояния зависит от угла падения лазерного луча, а основным фактором, влияющим на точность измерения, является поворот датчика в плоскости падения. Предложена схема бесконтактного детектора расстояния до поверхности жидкости, обеспечивающего сигнализацию достижения заданного значения. Приведён обзор триангуляционных измерительных систем.
Страницы: 80-88
DOI: 10.15372/AUT20180111
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ
12. Борзов С. М., Потатуркин О. И. Классификация гиперспектральных изображений при различных способах формирования обучающих выборок
Аннотация:
Проведены исследования эффективности методов контролируемых спектральной и спектрально-пространственной классификаций типов растительности по данным гиперспектральной съёмки при различных способах формирования обучающих выборок. Рассмотрены зависимости точности классификации от количества спектральных признаков. Показано, что одновременный учёт пространственных и спектральных признаков позволяет достичь качественной классификации трудноразличимых типов растительности только при использовании обучающих выборок с максимальной степенью распределения пикселей по изображению.
Страницы: 89-97
DOI: 10.15372/AUT20180112
13. Бычков И. В., Опарин Г. А., Черных А. Н., Феоктистов А. Г., Горский С. А., Ривера-Родригес Р. Масштабируемое приложение для поиска глобальных минимумов многоэкстремальных функций
Аннотация:
Рассмотрена актуальная проблема обеспечения масштабируемости вычислений при решении многоэкстремальных задач, возникающих в различных областях научных исследований, включая обработку изображений. Предложен подход к разработке масштабируемого приложения Градиент для решения задачи глобальной оптимизации многоэкстремальных функций с помощью метода мультистарта в инструментальном комплексе Orlando. Реализован дополнительный этап вычислений в схеме решения задачи, позволяющий осуществить декомпозицию задачи с учётом производительности вычислительных ресурсов и тем самым обеспечить минимизацию времени её решения по сравнению с классическим методом мультистарта. Разработаны специальные агенты системы метамониторинга для измерения производительности ресурсов относительно решаемой задачи.
Страницы: 98-105
DOI: 10.15372/AUT20180113
14. Кулешов Е. Л., Петров К. А., Кириллова Т. С., Халиуллин Р. А. Критерий согласия на основе биномиального распределения вероятностей
Аннотация:
На основе биномиального распределения вероятностей построен критерий согласия, который сводится к последовательности двусторонних критериев проверки гипотезы о значении функции распределения вероятностей при разных значениях её аргумента. Показано, что каждый элемент этой последовательности является несмещённым локально наиболее мощным критерием. Предложен алгоритм вычисления уровня значимости, свободный от распределения вероятностей. Качество критерия проверялось численным моделированием.
Страницы: 106-113
DOI: 10.15372/AUT20180114
15. Вундер Н. А., Синетова М. М., Ушаков А. В. Псевдокомпенсация запаздывания для улучшения точностных характеристик непрерывной системы управления с коррекцией по схеме Смита
Аннотация:
Рассмотрена схема Смита включения последовательного компенсатора в прямую ветвь проектируемой системы для анализа качества процессов в установившемся режиме. Данная схема является эффективным способом решения задачи наделения системы требуемым запасом устойчивости путём вывода звена чистого запаздывания за пределы замкнутого контура. Влияние запаздывания будет проявляться только в увеличении длительности переходного процесса на величину запаздывания без изменения перерегулирования. Обнаружено, что добротность по скорости системы со схемой Смита включения последовательного компенсатора теоретически не может быть больше величины, обратной величине запаздывания. Показана возможность снижения указанного негативного свойства схемы Смита включения последовательного компенсатора путём «псевдокомпенсации» запаздывания с помощью дифференцирующих звеньев.
Страницы: 114-123
DOI: 10.15372/AUT20180115
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
16. Боровик С. Ю., Кутейникова М. М., Секисов Ю. Н., Скобелев О. П. Влияние температуры в проточной части турбины на результаты измерений радиальных и осевых смещений торцов лопаток
Аннотация:
Приведены результаты упрощённого анализа дифференциальной измерительной цепи с импульсным питанием включённых в неё одновитковых вихретоковых датчиков, с приближённым дифференцированием токов и АЦП на выходе. Цепь предназначена для применения в составе систем автоматизации испытаний газотурбинных двигателей. Рассматриваются способы устранения влияния температуры на датчики с использованием аппаратных и программных средств системы измерения. С помощью модели измерительной цепи определяются семейства функций преобразования (зависимостей кода от искомых радиальных и осевых смещений) для нормальной и номинальной температур, а по их разности – семейства функций влияния температуры на изменения кодов, характеризующие возможные погрешности. Даны количественные оценки максимальных значений функций влияния, подтверждающие эффективность предложенных способов.
Страницы: 124-131
DOI: 10.15372/AUT20180116
