Том 60 № 2 2024 (МАРТ – АПРЕЛЬ)

СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ

1. Косых В. П., Громилин Г. И., Яковенко Н. С. Измерение расстояний до объектов по сериям снимков, полученным с разных точек съёмки камерой с малым углом зрения

Аннотация:
Реконструкция трёхмерной структуры сцены и, в частности, определение расстояний до отдельных объектов по изображениям, полученным цифровыми камерами при разных ракурсах съёмки, применяются при решении различных прикладных задач. Определение ракурсов съёмки и параметров камер (калибровка системы регистрации) непосредственно по полученным снимкам — важный этап реконструкции, определяющий достоверность результатов. Малый угол зрения камер является одним из факторов, приводящих к значительным ошибкам калибровки и реконструкции. Рассматривается способ повышения точности калибровки за счёт расширения угла зрения посредством «сшивки» серии изображений, полученных из одной точки съёмки, в широкоугольную панораму, содержащую, кроме объектов интереса, другие точки съёмки. На примере оценивания расстояний до объектов реальной городской сцены показано, что предложенный способ обеспечивает точность, сопоставимую с точностью измерения расстояний по крупномасштабной карте местности.

Страницы: 3-11
DOI: 10.15372/AUT20240201

2. Ташлинский А. Г., Ибрагимов Р. М., Сафина Г. Л. Синтез и оптимизация стохастического алгоритма совмещения изображений по критерию максимума взаимной информации Шеннона

Аннотация:
На основе математического аппарата стохастической градиентной адаптации синтезирован алгоритм оценивания параметров совмещения изображений по критерию максимума взаимной информации Шеннона. Получены выражения для градиента взаимной информации. При этом производные энтропии изображений по оцениваемым параметрам найдены с применением метода окон Парзена. Проведена оптимизация синтезированного алгоритма, направленная на повышение быстродействия.

Страницы: 12-21
DOI: 10.15372/AUT20240202

3. Вяткин С. И., Долговесов Б. С. Метод визуализации сложных объектов, представляющих композицию объёмов и функционально заданные поверхности

Аннотация:
Предложен метод визуализации сложных объектов, представляющих композицию объёмов и функционально заданные поверхности, с применением графических процессоров. В методе используются иерархические 3D-структуры данных, не требующие параметризации. Описываются объединения сложных полупрозрачных объёмов и поверхностей на основе функций возмущения.

Страницы: 22-29
DOI: 10.15372/AUT20240203

4. Назаров Н. А., Баранов И. Н., Миськив Н. Б., Старинская Е. М. Методы определения геометрических параметров капель жидкости на основе анализа цифровых изображений

Аннотация:
В настоящее время актуальными задачами являются исследования в области спрейного охлаждения, взаимодействия капель со сложноструктурированными поверхностями, испарения капель различных жидкостей с твёрдой стенки и т. п. При проведении такого рода экспериментов, требующих записи большого количества видеоданных, ключевую роль играют методы автоматической обработки цифровых изображений. Предложены методы распознавания объекта на цифровом изображении для получения количественных характеристик испаряющихся капель в условиях недостаточного освещения. Разработаны новые алгоритмы выделения и замыкания границ объектов в условиях недостаточной видимости, с помощью которых выполнены измерения геометрических параметров испаряющихся капель. Проведено сравнение с данными, полученными методом ручной обработки изображений, продемонстрированы условия применимости предложенных алгоритмов.

Страницы: 30-40
DOI: 10.15372/AUT20240204

5. Жохов К. С., Ганджа Т. В., Кочергин М. И. Исследование и развитие помехоустойчивых алгоритмов вычисления группового времени задержки модельного цифрового сигнала со случайной шумовой составляющей

Аннотация:
Рассматриваются особенности вычисления группового времени задержки сигнала на основе цифровых измерений S-параметров СВЧ-устройств. Проведено исследование методов вычисления группового времени задержки сигнала со случайной шумовой составляющей на основе дифференцирования методом приращения и на базе аппроксимации. Предложен способ вычисления группового времени задержки, основанный на методе дифференцирования с использованием скользящей кусочно-линейной аппроксимации. Данный алгоритм более устойчив к шумовой составляющей рассматриваемого сигнала, чем стандартный способ вычисления группового времени задержки сигнала, разработанный на примере метода односторонней разности, и обладает меньшей вычислительной сложностью, чем представленный в статье метод, основанный на квадратичной аппроксимации. Приведены результаты тестирования работы описываемых методов, которые иллюстрируют их пригодность для использования при вычислении группового времени задержки.

Страницы: 41-48
DOI: 10.15372/AUT20240205

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРО- И НАНОТЕХНОЛОГИЙ И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ

6. Гуляев Д. В., Дмитриев Д. В., Торопов А. И., Пономарев С. А., Журавлев К. С. Однородный массив наноямок на поверхности слоёв InAlAs, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложке InP (001)

Аннотация:
В представленной работе исследована морфология поверхности слоёв InAlAs при отклонении от решёточно-согласованного состава с подложкой InP. Продемонстрирована возможность формирования массива однородных по размерам и форме наноямок на поверхности слоя InAlAs. Показана линейная зависимость между размерами ямок на поверхности слоя InAlAs и его толщиной.

Страницы: 49-55
DOI: 10.15372/AUT20240206

7. Настовьяк А. Г., Шварц Н. Л. Модификация формы вертикальных нанопроволок в процессе отжига

Аннотация:
Выполнен численный расчёт изменения формы вертикальных нанопроволок в процессе отжига за счёт реадсорбции вещества, испаряемого с соседних проволок и подложки. Расчёт проводился в соответствии с моделью испарения из набора сферически-симметричных источников и моделью Кнудсена — Ламберта. Проанализировано влияние на форму нанопроволок аспектного отношения длины проволок к расстоянию между ними и скоростей испарения материала с боковой поверхности нанопроволок и с подложки.

Страницы: 56-65
DOI: 10.15372/AUT20240207

8. Суханов М. А., Аксенов М. С., Бакаров А. К., Лошкарев И. Д., Журавлев К. С. Пассивация поверхности ИК-фотоприёмников на основе гетероструктур InSb/In_1−xAl_xSb

Аннотация:
Исследованы способы пассивации мезаструктур фотоприёмников на основе nBn-гетероструктур InSb/In_1−xAl_xSb, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Мезаструктуры сформированы методами фотолитографии и жидкостного травления. Для пассивации поверхности мезаструктур использовались два различных диэлектрика Al₂O₃ и Si₃N₄. Показано, что диэлектрик Si₃N₄ эффективно пассивирует поверхность мезаструктур, и объёмный канал протекания тока является преобладающим, в мезаструктурах, пассивированных Al₂O₃, доминирует поверхностный ток утечки. При малых обратных смещениях корреляция между величиной тока и площадью мезаструктуры нарушается, что обусловлено влиянием дефектов. Моделирование вольт-амперных характеристик мезаструктур при 77 К показывает, что основной вклад в темновой ток вносит туннельный ток электронов через барьер In_1−xAl_xSb.

Страницы: 66-73
DOI: 10.15372/AUT20240208

ОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ, СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

9. Владимиров В. М., Реушев М. Ю., Древин К. А. Спектральный состав СВЧ-сигналов на выходе смесителя на основе волоконного электрооптического модулятора интенсивности

Аннотация:
Исследовано влияние работы преобразователя частоты на основе электрооптического модулятора типа Маха — Цендера на спектр частот выходного сигнала в режиме down-конверсии. Показано, что модулятор не вносит существенных изменений в распределение спектральной плотности мощности преобразованного сигнала, включая фазовый шум, по сравнению с сигналом на входе модулятора.

Страницы: 74-80
DOI: 10.15372/AUT20240209

10. Зинин П. В., Быков А. А., Романов Р. И., Корнеева А. А., Андреев А. В., Белых А. Ю., Краснобородько С. Ю., Кукушкин В. А. Атомно-силовая визуализация проводимости и морфология поверхности BC_x-плёнок, получаемых методом лазерного напыления

Аннотация:
Материалы с нестандартными физическими свойствами широко востребованы в разных областях науки и техники, начиная от микроэлектроники и заканчивая тяжёлыми промышленными установками. В своё время международными научными коллективами проведены математические расчёты, показывающие, что наиболее перспективными являются соединения B—C-структур, которые при определённых внешних условиях и соотношениях концентраций обладают сильными химическими sp²- и sp³-связями. Таким материалам характерна высокая твёрдость, стойкость к агрессивным средам, а также возникает свойство электропроводности. Данная работа направлена на синтез и исследование углеродсодержащих плёнок ВС_x. Представлены результаты измерения тонкой плёнки BC₅. Получены спектральные характеристики плёнки, данные о толщине её слоя, проводимости и составе при помощи рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.

Страницы: 81-87
DOI: 10.15372/AUT20240210

11. Ющенко В. П., Литвиненко С. А., Мосейчук Р. А., Иванова А. Д. Необходимое количество элементов для кольцевой антенной решётки

Аннотация:
Теоретически исследованы свойства кольцевой антенной решётки путём моделирования. Цель этих исследований состоит в том, чтобы определить, до каких пределов можно уменьшить число элементов кольцевой антенной решётки. Этот вопрос имеет прикладное практическое значение. Уменьшение числа элементов антенной решётки упрощает технологию её изготовления. Путём моделирования представлено, что уменьшение элементов при сохранении диаметра кольцевой решётки не затрагивает её разрешающей способности, однако приводит к появлению вредных артефактов в виде колец на реконструированном изображении. Кроме того, показано, что вместо кольцевой антенной решётки можно использовать сегмент кольцевой решётки. Например, кольцо можно заменить полукольцом, при этом, если сохранён диаметр, то разрешающая способность изменится незначительно.

Страницы: 88-96
DOI: 10.15372/AUT20240211

УПРАВЛЯЮЩИЕ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

12. Райфельд М. А., Василевский А. Н., Галянтич А. Н. Принцип калибровки магнитометрического датчика, основанный на точном измерении изменения его пространственного положения в постоянном магнитном поле

Аннотация:
Магнитометрические измерения широко применяются для решения задач геологии, навигации и ряда других областей. В настоящее время имеет место тенденция миниатюризации и снижения стоимости магнитометров. Однако показания недорогих магнитометров искажены погрешностями, в связи с этим требуется выполнение процедуры калибровки. Описаны математические модели погрешностей, которые используются в большинстве известных исследований и приняты в данной работе. Проведено математическое моделирование измерительных сигналов магнитометра, предложен и исследован принцип калибровки магнитометрического датчика, основанный на точном измерении изменения его пространственного положения в постоянном магнитном поле. Даны оценки точности восстановления калибруемых параметров и ошибок восстановления сигналов, достижимых при выполнении предложенных в работе калибровочных операций.

Страницы: 97-108
DOI: 10.15372/AUT20240212

13. Абдуракипов С. С., Бутаков Е. Б. О методе управления нагревателем с помощью нейронных сетей

Аннотация:
Исследуется возможность применения нейронной сети долгой краткосрочной памяти (Long short-term memory, LSTM) для моделирования работы ПИД-регулятора. Реализован программный ПИД-регулятор для управления нагревателем с датчиком температуры на микроконтроллере Arduino, и разработана LSTM-модель, обученная на данных регулятора. Показано, что модель нейронной сети хорошо воспроизводит работу регулятора и может его полностью заменить при наличии многократно большего, но достаточного времени обработки данных. Продемонстрирована возможность использования данной модели в качестве детектора аномальной работы ПИД-регулятора.

Страницы: 109-118
DOI: 10.15372/AUT20240213

14. Шорников Ю. В., Тимофеев К. А. Событийно-дискретные модели управления движением

Аннотация:
Решается задача управления транспортным движением с помощью модельно-ориентированного метода. Для разработки математической модели предложен автоматный формализм. В строгом соответствии с условиями задачи определены состояния детерминированного конечного автомата (ДКА) и предикаты направленных переходов. Для реализации ДКА выполнен переход к диаграмме Харела (statechart) — унифицированному математическому и программному обеспечению современных мировых инструментальных средств моделирования. Решение поставленной задачи доказано конструктивно таблицей состояний с соответствующей динамикой и вычислительными экспериментами выбранного сценария в передовых отечественных и зарубежных инструментальных средах моделирования обозначенного класса событийных систем. Вычислительные эксперименты показали полное совпадение с конструктивным анализом.

Страницы: 119-127
DOI: 10.15372/AUT20240214

Том 60 № 3 2024 (МАЙ – ИЮНЬ)

СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА

ФОТОНИКА: МЕТОДЫ, КОМПОНЕНТЫ, СИСТЕМЫ

1. Пархоменко А. И., Шалагин А. М.  Повышение эффективности генерации двухуровневого газового лазера при переходе от односторонней к двухсторонней поперечной диодной накачке

Аннотация:
Теоретически исследована работа двухуровневого газового лазера в схемах с односторонней и двухсторонней поперечной диодной накачкой. Для случая не слишком малого коэффициента отражения выходного зеркала получены аналитические формулы, которые описывают работу двухуровневого газового лазера при односторонней и двухсторонней диодной накачке, позволяют определить любые энергетические характеристики лазера и найти оптимальные параметры рабочей среды и излучения накачки, необходимые для наиболее эффективной работы лазера. Показано, что эффективность генерации двухуровневого газового лазера может быть увеличена на 11–20 % при переходе от односторонней накачки к двухсторонней.

Страницы: 3-16
DOI: 10.15372/AUT20240301

2. Варданян В. А. Спектральный анализ нелинейных фазовых шумов, возникающих в когерентных волоконно-оптических системах передачи OFDM-сигналов

Аннотация:
Рассматривается когерентная волоконно-оптическая система передачи OFDM-сигналов. Исследуется спектр нелинейных фазовых шумов, возникающих в оптическом волокне при нелинейном режиме функционирования оптического тракта. Показано, что спектр нелинейных фазовых шумов состоит из частотных составляющих как на основной частоте канала, так и комбинационных частотах, попадающих в полосу канальных сигналов OFDM. Приведены оценочные формулы для определения помехозащищённости канальных сигналов посредством расчёта Q-фактора в зависимости от параметров системы передачи, в частности, от числа, формата модуляции (QPSK, M-QAM) и мощности канальных сигналов. Приводится пример расчёта Q-фактора для канальных сигналов формата QPSK. Показана необходимость ограничения уровня оптической мощности в волокне для достижения требуемого показателя качества сигналов, например, при передаче многоканального сигнала по волокну длиной 100 км необходимо ограничить уровень мощности до 6,5, 7,4 и 8,8 дБм при использовании методов коррекции ошибок FEC, HD-FEC и SD-FEC соответственно.

Страницы: 17-31
DOI: 10.15372/AUT20240302

ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИЗМЕРЕНИЙ

3. Швец В. А., Азаров И. А., Спесивцев Е. В.  Уравнение эллипсометрии для структуры подложка — одноосная анизотропная плёнка с оптической осью в плоскости падения

Аннотация:
Представлено решение прямой задачи эллипсометрии для однослойной модели изотропная подложка — анизотропная плёнка в случае ориентации оптической оси плёнки в плоскости падения. Получены аналитические выражения для расчёта эллипсометрических параметров такой структуры. Предложен простой численный алгоритм определения обыкновенного (n_o) и необыкновенного (n_e) показателей преломления объёмного кристалла при различных условиях измерения. Рассматривается обратная задача определения n_o, n_e и толщины плёнки d при изменении азимута оптической оси. Обсуждается проблема корреляции искомых параметров для такой задачи.

Страницы: 32-40
DOI: 10.15372/AUT20240303

4. Лукин В. П.  О применении гармонических сигналов для моделирования работы измерительных и корректирующих оптических систем в турбулентной атмосфере

Аннотация:
Исследуется вопрос корректности использования гармонического сигнала для моделирования работы измерительных фазовых систем, например систем адаптивной оптики, измеряющих и корректирующих турбулентные искажения. Выполнены оценки временно́й эволюции фазовых искажений для оптической волны при её распространении в турбулентной атмосфере. При анализе эволюции фазовых искажений в оптической волне, обусловленных действием турбулентности, рассчитывается отношение дисперсий первой и второй производных для приращения фазовых искажений за определённый временной интервал. Величина этого отношения сравнивается с этой же величиной при моделировании временны́х искажений при применении гармонического сигнала. Оказалось, что при моделировании временно́й эволюции фазовых искажений с использованием гармонических сигналов необходимо учитывать не только первую производную этого приращения, но и как минимум вторую производную.

Страницы: 41-47
DOI: 10.15372/AUT20240304

5. Никитин П. А.  Аналитическая углочастотная зависимость для акустооптического дефлектора, использующего секционированный излучатель ультразвука

Аннотация:
Акустооптические дефлекторы терагерцевого излучения, изготовленные на основе оптически изотропной среды, характеризуются низким числом разрешённых световых пятен. Существенного улучшения характеристик дефлектора можно добиться при использовании секционированного фазированного излучателя ультразвука. В работе впервые аналитически получена углочастотная зависимость для такого дефлектора, а также уточнено положение на ней рабочей точки с учётом влияния зазора между секциями излучателя ультразвука.

Страницы: 48-54
DOI: 10.15372/AUT20240305

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ

6. Котляр П. Е., Потатуркин О. И.  Современные методы и системы формирования гиперспектральных изображений

Аннотация:
Рассмотрены методы и системы формирования гиперспектральных данных на базе спектрального сканирования и без сканирования изображений. Это обусловлено переходом во многих практических задачах от аэрокосмических к «наземным» методам гиперспектральной съёмки. Представлены варианты реализации спектроразделительных устройств — ключевого элемента современных смотрящих гиперспектрометров. Приведены основные параметры и технические характеристики абсорбционных, интерференционных и жидкокристаллических фильтров, показаны их принципиальные возможности. Сечение фильтруемого светового пучка и его угловая апертура в таких устройствах могут быть весьма велики, что делает их пригодными для исследования объектов слабых излучений. Рассмотрены перестраиваемые фильтры без механических перемещений элементов конструкции на базе быстродействующих акустооптических устройств и планарных интерферометров Маха — Цендера с электростатическим управлением. В настоящее время их предельное спектральное разрешение составляет величину менее 1 нм для видимого и ближнего инфракрасного диапазонов.

Страницы: 55-73
DOI: 10.15372/AUT20240306

7. Резник А. Л., Соловьев А. А.  Сравнительный анализ эффективности многоэтапных алгоритмов локализации случайных точечно-импульсных источников

Аннотация:
Проведено сопоставление по быстродействию различных многоэтапных процедур локализации сигнальных точечных источников, обнаруживающих себя генерацией в случайные моменты времени мгновенных импульсов. Результаты исследования подтвердили высокую эффективность универсальной процедуры многоэтапной локализации равномерно распределённого точечного источника в тех случаях, когда отсутствуют дополнительные априорные сведения о мощности и возможном расположении разыскиваемого объекта в пределах поискового интервала. Предложен и обоснован новый квазиоптимальный метод локализации, повышающий эффективность поиска при наличии априорных сведений о функции распределения и мощности разыскиваемого источника.

Страницы: 74-83
DOI: 10.15372/AUT20240307

8. Моторин С. В., Голышев Н. В., Голышев Д. Н.  Пространственно-спектральное описание входного сверхпроводникового преобразователя магнитокардиографа

Аннотация:
В процессе проведения биомагнитных (магнитокардиографических) исследований приходится учитывать пространственные особенности структуры входной преобразователь — сердце: глубину залегания, местоположение и ориентацию токового диполя, геометрическую конфигурацию входного преобразователя. Пространственная спектральная плотность источника имеет ярко выраженную зависимость от глубины его залегания. В работе рассмотрены вопросы вывода и анализа пространственно-частотных преобразований входного преобразователя и его пространственных фильтрующих свойств.

Страницы: 84-94
DOI: 10.15372/AUT20240308

9. Лапко А. В., Лапко В. А.  Сравнение методов оптимизации регрессионной оценки плотности вероятности одномерной случайной величины

Аннотация:
Исследуются методы выбора коэффициента размытости ядерных функций регрессионной оценки плотности вероятности одномерной случайной величины. Регрессионная оценка плотности вероятности является модификацией статистики Розенблатта — Парзена и используется при обработке статистических данных большого объёма. Её синтез основан на сжатии исходной выборки путём декомпозиции области значений случайной величины. Элементами полученного массива данных являются центры интервалов дискретизации и частоты принадлежности им значений случайной величины из исходной выборки. Эта информация является достаточной для оценивания плотности вероятности случайной величины в виде непараметрической регрессии. Поэтому появляется возможность выбора коэффициента размытости ядерных функций регрессионной оценки из условия минимума её ошибки аппроксимации искомой плотности вероятности. Традиционный подход оптимизации непараметрической оценки плотности вероятности основан на минимизации её среднего квадратического отклонения. Анализируются аппроксимационные свойства регрессионной оценки плотности вероятности при использовании рассматриваемых методов её оптимизации.

Страницы: 95-103
DOI: 10.15372/AUT20240309

УПРАВЛЯЮЩИЕ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

10. Белоконь С. А., Золотухин Ю. Н., Мальцев А. С.  Совместное управление скоростью и высотой полёта малого беспилотного летательного аппарата на основе полной энергии

Аннотация:
Приведены сравнительные результаты реального лётного эксперимента и моделирования полёта малого беспилотного летательного аппарата. Разработана система управления продольным движением с использованием подхода на основе полной энергии. Выходы регулятора преобразуются в сигналы управления отклонением рулей летательного аппарата по тангажу и крену, а также в команду тяги двигателя. Модель движения самолёта получена в виде табличных зависимостей безразмерных коэффициентов от углов атаки, скольжения и углов отклонения элевонов. Метод управления на основе полной энергии апробирован на небольшом летательном аппарате типа «летающее крыло». В процессе моделирования использованы два режима: захват и удержание высоты и захват угла наклона траектории, в лётном эксперименте применялся режим захвата и удержания высоты. Представлены структура системы управления, результаты моделирования и реального лётного эксперимента.

Страницы: 104-112
DOI: 10.15372/AUT20240310

11. Трубин М. В., Юркевич В. Д.  Управление с итеративным обучением для электрогидравлического стенда прочностных испытаний

Аннотация:
Рассматривается проблема синтеза систем управления для электрогидравлических стендов прочностных и ресурсных испытаний авиационных конструкций. Предлагается использовать алгоритм управления с итеративным обучением для повышения точности формирования заданной циклограммы силового нагружения механических конструкций. Приведены результаты численного моделирования системы управления стендом с итеративным обучением, а также результаты экспериментальной проверки предложенного алгоритма на одноканальном испытательном стенде. Результаты моделирования и экспериментов на испытательном стенде показали возможность повышения точности формирования заданной циклограммы силового нагружения на основе предлагаемого подхода. Полученные результаты позволяют автоматизировать процесс настройки регуляторов для электрогидроприводов стендов прочностных испытаний, а также ускорить процесс проведения ресурсных и статических прочностных испытаний авиационных конструкций.

Страницы: 113-119
DOI: 10.15372/AUT20240311

12. Малый В. В., Губин М. С., Костюхин А. С., Федоров А. В., Кинжагулов И. Ю.  Разработка алгоритма движения измерительного модуля автоматизированной установки неразрушающего контроля

Аннотация:
Рассматриваются вопросы разработки алгоритма движения измерительного модуля автоматизированной установки неразрушающего контроля качества паяных соединений сопла двигателя. Описан объект контроля, имеющий сложную геометрическую форму и возникающие в процессе изготовления дефекты паяных соединений, такие как непропай, частичный непропай и неспай. Обоснована актуальность разработки, а также проблемы производства и испытаний сопел двигателя, не позволяющих на ранних этапах изготовления сборочных единиц выявлять требуемые дефекты без разрушения целостности сопла двигателя. Описаны существующие подходы в части выбора методов и средств неразрушающего контроля сопел двигателей сложной геометрической формы, выявлены их достоинства и недостатки. Проанализированы существующие проблемы в части автоматизации эхо-импульсного и теневого методов ультразвукового контроля, выявлены достоинства и недостатки предложенных методов. Выявлены основные факторы, снижающие вероятность выявления дефектов, а именно: нестабильность акустического контакта между преобразователем и объектом контроля, а также отклонение акустической оси преобразователя от нормали к поверхности объекта контроля. Определены требования к алгоритму движения измерительного модуля автоматизированной установки неразрушающего контроля с обратной связью, основанной на измеренной при сканировании амплитуде сигнала от конструктивных элементов внутренней структуры сопла двигателя.

Страницы: 120-128
DOI: 10.15372/AUT20240312

Том 60 № 4 2024 (ИЮЛЬ – АВГУСТ)

СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРО- И НАНОТЕХНОЛОГИЙ И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ

1. Воробьёв А. Б., Гутаковский А. К., Принц В. Я.   Скалывание твёрдых плёнок субмикронной толщины как метод изготовления поперечных срезов гетероструктур для просвечивающей микроскопии высокого разрешения

Аннотация:
Подробно описан метод препарирования, позволяющий получить бездефектные поперечные срезы гетероструктур для просвечивающей электронной микроскопии и обеспечивающий достижение атомного разрешения на большой площади. Метод проиллюстрирован примерами изучения гетерограниц сложной формы, селективного окисления и селективного травления сверхрешёток.

Страницы: 3-13
DOI: 10.15372/AUT20240401

2. Фрицлер К. Б., Дерябин А. С., Лошкарев И. Д., Никифоров А. И., Чистохин И. Б., Колесников А. В., Василенко А. П., Пчеляков О. П., Соколов Л. В., Певчих К. Э., Светиков В. В., Гутаковский А. К.   Молекулярно-лучевая эпитаксия германия на Si(001) для фотодетекторов спектрального диапазона 1,31–1,55 мкм

Аннотация:
Методом молекулярно-лучевой эпитаксии сформированы фоточувствительные слои германия на кремниевой подложке. Исследованы структурные, оптические и фотоэлектрические характеристики плёнок. Полученные данные подтверждают возможность использования изготовленных гетероструктур Ge на Si для создания фотодетекторов спектрального диапазона 1,3–1,55 мкм.

Страницы: 14-19
DOI: 10.15372/AUT20240402

3. Наумова О. В., Царев А. В., Зайцева Э. Г., Петин А. Ю., Живодков Ю. А., Пономарев С. А., Ярошевич А. С.   Чёрный Al на SiON, полученный методом магнетронного распыления

Аннотация:
Исследованы электрические, морфологические и оптические свойства тонких плёнок Al, полученных методом магнетронного распыления на слои SiON. Установлено, что рост плёнок Al на SiON подчиняется механизму Странского — Крастанова. На стадии 3D-роста формируются плёнки с кластерной структурой зёрен Al и размером пор до 20–50 нм. Для структур на основе мультислоёв пористый Al/SiON наблюдается поглощение до ∼82 % в диапазоне 1–4,2 мкм с красным смещением при увеличении числа слоёв. Анализ оптических потерь пористых плёнок Al, проведённый методом численного моделирования, показал наличие оптических полос поглощения с линейным увеличением положения максимума поглощения λ_max при увеличении толщины плёнки Al, а также смещение λ_max в длинноволновую область при уменьшении размера кластеров Al и пор между ними.

Страницы: 20-25
DOI: 10.15372/AUT20240403

4. Колосовский Д. А., Старинский С. В.  Полупрозрачный нагреватель на основе тонких плёнок золота

Аннотация:
Продемонстрирована возможность создания полупрозрачного нагревателя на основе тонких плёнок золота. Плёнка золота толщиной 15 нм с поверхностным сопротивлением 3,5 Ом/□ и коэффициентом пропускания в видимом диапазоне 0,4 была напылена на кварцевую подложку методом импульсного лазерного осаждения. Максимальная температура нагрева полупрозрачного нагревателя составила 113 °C при подаваемой мощности 1,2 Вт. При подаче напряжения скорость нагрева варьировалась в диапазоне 1–2 °C/с, а при приближении температуры к стационарному состоянию быстро падала.

Страницы: 26-37
DOI: 10.15372/AUT20240404

5. Щеглов Д. В., Родякин С. В., Насимов Д. А., Курусь Н. Н., Боровик А. С., Селезнев В. А., Федина Л. И., Рогило Д. И., Семенова О. И., Латышев А. В. Структура и свойства вертикально ориентированных углеродных нанотрубок, выращенных на поверхности оксида гафния

Аннотация:
Методом каталитического химического осаждения из газовой фазы впервые выращены массивы вертикально ориентированных углеродных нанотрубок (ВОУНТ) на поверхности Si/HfO₂/Fe высотой от 25 до 100 мкм и удельным сопротивлением от 1,5 до 4 Ом · см. Рост ВОУНТ на оксиде гафния наблюдается в интервале температур 625–725 °C, а при T ≥ 750 °C не реализуется. При этом температурная зависимость скорости роста ВОУНТ характеризуется величиной ~1,5 эВ. С использованием высокоразрешающей сканирующей электронной микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света показано доминирующее присутствие в массиве нанотрубок с диаметрами от 1 до 10 нм. Обнаружено, что нанокристаллизация HfO₂ при отжиге подложек затрудняет СЭМ-анализ каталитических частиц Fe, размер которых на поверхности исходного аморфного HfO₂ составляет 2–5 нм.

Страницы: 38-46
DOI: 10.15372/AUT20240405

6. Селезнев В. А., Голод С. В., Воробьёв А. Б., Козик Е. В., Принц А. В., Принц В. Я.  Гофрированные полупроводниковые наномембраны на основе напряжённых гетероструктур: формирование и магнитотранспорт

Аннотация:
Работа посвящена фундаментальным исследованиям в области наномеханики гофрированных полупроводниковых наномембран из напряжённых гетероструктур. Приводятся результаты исследования магнитотранспорта двумерного электронного газа в гофрированной наномембране из гетероплёнки GaAs/InGaAs.

Страницы: 47-54
DOI: 10.15372/AUT20240406

7. Попов В. П., Антонов В. А., Тарков М. С., Мяконьких А. В., Руденко К. В.  Нанометровые слои и структуры в кремниевой электронике

Аннотация:
Приведены результаты по миниатюризации структур кремний-на-изоляторе (КНИ) и элементов КНИ интегральных схем (ИС). Для повышения производительности ИС требовалось увеличить барьеры и тянущие электрические поля за счёт диэлектриков high-k и наноразмеров, что приводило к заметному снижению подвижности носителей заряда при уменьшении длины и толщины канала. Это, наряду с ростом утечки из-за туннельных токов исток/сток, ограничило физическую длину канала 10 нм даже при замене кремния двумерными материалами, такими как графен и дихалькогениды металлов. Трёхмерная интеграция в форме двухзатворных транзисторов с полным обеднением в структурах КНИ с high-k скрытым диэлектриком (h-k ВОХ) в виде так называемых ребристых транзисторов (FinFET) с двумя–четырьмя (опоясывающими — GAA) затворами и каналами из нанопроводов (NW FET), нанолистов (NS FET), нановилок (FS FET), 2D-материалов и их 3D-упаковки позволила увеличить число транзисторов на чипе, но не их производительность. В качестве альтернативы рассмотрен вариант роста функциональности элементов заменой диэлектриков в конденсаторах и транзисторах сегнетоэлектриками, а резисторов — мемристорами, что ведёт к переходу от двоичной к нейроморфной логике, а также к реализации принципов радиофотоники, квантовых устройств и сенсоров с параллельной обработкой. Динамически регулируемый порог и поляризация подзатворных сегнетоэлектриков комплементарных МОП-транзисторов в гетеросистемах-на-кристалле сохранят сверхнизкое энергопотребление.

Страницы: 55-65
DOI: 10.15372/AUT20240407

8. Ярошевич А. С., Ткаченко В. А., Квон З. Д., Кузьмин Н. С., Ткаченко О. А., Бакшеев Д. Г., Марчишин И. В., Бакаров А. К., Родякина Е. Е., Антонов В. А., Попов В. П., Латышев А. В. Низкотемпературный кондактанс наносистем в условиях слабой связи с СВЧ-генератором

Аннотация:
Сильный отклик наносистем на воздействие слабой СВЧ-мощности через зазор между образцом и концом коаксиального кабеля от генератора микроволн обнаружен измерениями при 4,2 К кондактанса короткоканального кремниевого транзистора p-типа, а также образцов с коротким квантовым точечным контактом в двумерном электронном газе гетероструктур GaAs/AlGaAs. Отклик кондактанса был гигантским в туннельном режиме устройств, а вне этого режима знак СВЧ-фотокондактанса зависел от мезоскопического состояния образца и изучаемого интервала по затворному напряжению. Механизм обнаруженных эффектов выяснен моделированием мезоскопического транспорта в рамках одночастичной квантовой механики и формулы Ландауэра, а также анализом принципиальных схем электрического управления полупроводниковым устройством. Найденной основной причиной отклика наносистем на СВЧ-воздействие являются вынужденные синфазные осцилляции заряда в контактах к полупроводнику из-за ёмкостных связей в ближнем металлическом окружении образца.

Страницы: 66-84
DOI: 10.15372/AUT20240408

9. Щеглов Д. В., Федина Л. И., Латышев А. В. Влияние влажности и электрического поля на процесс локального анодного окисления поверхности Si(111) зондом АСМ

Аннотация:
Исследовано локальное анодное окисление (ЛАО) поверхности Si(111) в контактном режиме работы атомно-силового микроскопа (АСМ) в зависимости от относительной влажности окружающей среды Θ (35–75) % при двух потенциалах U (−8 и −10 В), приложенных к зонду АСМ. Показано, что ЛАО для U = −8 В реализуется при Θ ≥ 40 % в отсутствие роста оксидных линий в ширину, а при U = −10 В их высота и ширина линейно растут во всём интервале значений Θ. Предложена обобщённая модель зависимости процесса ЛАО от U и Θ на основе детального анализа ЛАО и изгиба балки кантилевера при подводе и отводе зонда от поверхности при вариации Θ без напряжения на зонде с учётом данных научной литературы для полуконтактного режима работы АСМ.

Страницы: 85-92
DOI: 10.15372/AUT20240409

ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИЗМЕРЕНИЙ

10. Тараненко А. В., Басалаева Л. С., Фёдоров В. В., Тумашев В. С., Милёхин А. Г.  Усиление комбинационного рассеяния света в нанопроволоках GaP с галлиевой каплей

Аннотация:
Представлены результаты исследования структурных и оптических свойств массивов и одиночных нанопроволок (НП) GaP ориентации (111) с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) и атомно-силовой микроскопии (АСМ). Массивы НП GaP были выращены на подложке Si(111) методом самокаталитического роста по механизму пар — жидкость — кристалл. Одиночные НП GaP были механически перенесены на золотую поверхность. В спектрах КРС НП GaP наблюдались моды поперечных (TO), продольных (LO) и поверхностных (SO) оптических фононов. Обнаружено поверхностно-усиленное КРС фононными модами GaP вблизи галлиевой капли, обусловленное возникающим локализованным поверхностным плазмонным резонансом в капле. Получены карты КРС НП GaP для различной геометрии рассеяния. Коэффициент усиления сигнала КРС для НП GaP диаметром 104 и 60 нм достигает значений ∼11 и 6 соответственно.

Страницы: 93-100
DOI: 10.15372/AUT20240410

11. Выхристюк И. А., Куликов Р. В., Сысоев Е. В. Исследование неравномерности сканирования в оптическом интерференционном микроскопе

Аннотация:
Приводятся результаты исследования неравномерности сканирования в оптическом интерференционном микроскопе, выполненные с помощью микрометрического стола и пьезокерамического актюатора. Регистрация интерференции в процессе сканирования осуществлялась быстродействующей цифровой видеокамерой, что позволило подробно зарегистрировать интерференционный сигнал. На полученных результатах сканирования показана неоднородность расстояний между соседними интерференционными полосами вдоль оси отсчётов — номера кадра. Представлена процедура, позволяющая значительно уменьшить величину неоднородности. Применение такой процедуры позволяет сформировать метрическую шкалу вдоль оси сканирования, которая может быть использована при выполнении высокоточных интерференционных измерений микрорельефа поверхности.

Страницы: 101-108
DOI: 10.15372/AUT20240411

12. Степанова К. А., Кузиванов Д. О., Федоров А. В., Кинжагулов И. Ю.  Акустико-эмиссионные образы прямого лазерного выращивания изделий

Аннотация:
Представлены результаты формирования акустико-эмиссионных образов процессов, происходящих при прямом лазерном выращивании. В рамках экспериментального исследования на различных режимах проведено выращивание образцов из порошкового сплава ЭП 648 с одновременной регистрацией сигналов акустической эмиссии. По результатам анализа параметров зарегистрированных сигналов сформированы их характерные паттерны распределения при лазерном выращивании бездефектных и дефектного образцов.

Страницы: 109-115
DOI: 10.15372/AUT20240412

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

13. Павский К. В., Ревун А. Л., Рудин С. А., Перышкова Е. Н., Курносов М. Г. Параллельные методы моделирования гетероэпитаксиального роста на многопроцессорных системах с общей памятью

Аннотация:
Предложены решения, позволяющие повысить эффективность исполнения параллельных программ на высокопроизводительных вычислительных системах, при моделировании гетероэпитаксиального роста на многопроцессорных системах с общей памятью. Разработанные алгоритмы ориентированы на выполнение программной реализации моделирования гетероэпитаксиального роста на многопроцессорных NUMA-узлах с общей памятью. Основное требование к эффективному выполнению параллельных программ на ресурсах многопроцессорного узла заключается в учёте архитектурно-ориентированного подхода к реализации алгоритмов передачи данных через разделяемую память NUMA-узлов. Предложенные алгоритмы оптимизации синхронизации в системах с общей памятью повышают эффективность доступа к общей памяти многопроцессорного узла и позволяют сократить время выполнения барьерной синхронизации. Разработанные методы и алгоритмы реализованы в виде программного обеспечения для многопроцессорных NUMA-узлов с общей памятью.

Страницы: 116-125
DOI: 10.15372/AUT20240413

Том 60 № 5 2024 (СЕНТЯБРЬ – ОКТЯБРЬ)

СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ

1. Ланге М. М., Парамонов С. В. Теоретико-информационные границы точности классификации объектов в пространствах представлений с заданными расстояниями

Аннотация:
Исследуются нижние границы вероятности ошибки классификации объектов при фиксированных значениях количества обрабатываемой информации в пространствах представлений объектов с заданными расстояниями. Границы определяются монотонно убывающими функциями наименьшей средней взаимной информации между предъявляемыми объектами и оценками их классов от вероятности ошибки. Обращения таких функций дают нижние границы вероятности ошибки классификации при фиксированных значениях количества обрабатываемой информации. Для древовидных и векторных представлений объектов получены численные реализации указанных границ. Демонстрируется более низкая граница вероятности ошибки в пространстве векторных представлений объектов по сравнению с аналогичной границей в пространстве древовидных представлений. Отмечается возможность понижения границы вероятности ошибки путём комплексирования представлений с различными метриками.

Страницы: 3-9
DOI: 10.15372/AUT20240501

2. Мурашов Д. М. Алгоритмы формирования карт сегментации изображений из суперпикселей на основе комбинированной информационной меры качества

Аннотация:
Предлагаются новые алгоритмы объединения суперпикселей в сегменты с использованием «жадной» стратегии и комбинированной меры качества, которая включает две компоненты: меру информационной избыточности и вариацию информации. «Жадная» стратегия применялась автором ранее для ускорения сегментации изображений из условия минимума информационной избыточности, а двухкомпонентная информационная мера качества использовалась в задаче комбинирования различных карт сегментации. Совместное использование «жадной» стратегии и комбинированной меры качества в новых алгоритмах направлено на ускорение формирования карт сегментации и повышение их качества за счёт компромисса между требованиями минимизации количества выделенных информационно важных сегментов и минимизации информационного различия между оригинальными изображениями и сформированными разбиениями. Вычислительный эксперимент на тестовых изображениях показал, что предлагаемые алгоритмы позволяют ускорить процесс сегментации по сравнению с методом на основе минимизации информационной избыточности, применявшимся ранее автором, и улучшить информационные характеристики полученных карт сегментации.

Страницы: 10-20
DOI: 10.15372/AUT20240502

3. Томашайтис П. А., Федосеев В. А., Быков В. Е., Шапиро Д. А. Метод защиты и контроля подлинности изделий FDM-печати за счёт фазового сдвига поверхностного слоя

Аннотация:
Предложен метод защиты изделий 3D-печати, выполненных при помощи технологии FDM, от несанкционированного копирования. Данный метод основан на управляемом отклонении траектории нанесения филамента на плоском участке поверхностного слоя изделия. Величина отклонения траектории линий определяется встраиваемой защитной меткой, которая играет роль водяного знака. Вносимые таким образом изменения трудно обнаружить визуально, и тем более трудно автоматически считать при сканировании формы 3D-изделия, и впоследствии воспроизвести при создании его копии. При этом проверка подлинности изделия посредством детектирования защитной метки может быть выполнена за счёт съёмки изделия цифровой камерой и специализированной обработки на основе спектрального анализа и узкополосной фильтрации.

Страницы: 21-33
DOI: 10.15372/AUT20240503

4. Тимченко Е. В., Тимченко П. Е., Фролов О. О., Волова Л. Т., Бажутова И. В., Власов М. Ю. Расширенный сравнительный спектральный анализ различных биоматериалов с применением математических методов обработки

Аннотация:
Проведены эксперименты по применению математических методов обработки для расширенного сравнительного анализа состава биоматериалов и брефоматриксов. В качестве основных математических методов обработки спектров комбинационного рассеяния (КР) исследуемых биоматериалов использованы линейный дискриминантный анализ (LDA), ROC-анализ. Установлено, что деминерализованные биоматериалы из ювенильного дентина обладают меньшей антигенностью по сравнению с брефоматриксами.

Страницы: 34-40
DOI: 10.15372/AUT20240504

5. Абилов В. В., Громилин Г. И., Косых В. П., Стрельцов В. А., Яковенко Н. С. Аппроксимация изображения малоразмерного подвижного объекта, формируемого сканирующим многорядным фотоприёмником

Аннотация:
Исследуется возможность повышения точности измерения координат и яркости малоразмерных подвижных объектов в последовательности изображений, формируемых сканирующим многорядным фотоприёмником. Повышение точности достигается за счёт аппроксимации изображения объекта функцией, параметрами которой являются яркость объекта и смещение центра его проекции относительно решётки фоточувствительных ячеек (ФЧЯ) приёмника. Критериями качества аппроксимации выступают, с одной стороны, среднеквадратичная разность между изображением объекта и аппроксимирующей функцией, с другой — разброс оценок его координат и яркости в зависимости от положения относительно центра ячейки фотоприёмника в серии изображений. На сериях изображений, полученных посредством проецирования освещённой диафрагмы малого диаметра в плоскость фоточувствительного слоя приёмника, сравниваются несколько наиболее распространённых функций, обычно применяемых для аппроксимации дискретных изображений малоразмерных объектов. Показано, что даже при достаточно высоком уровне случайного шума применение аппроксимирующей модели позволяет оценить координаты объекта со среднеквадратичной ошибкой, не превышающей 20 % от шага решётки ФЧЯ.

Страницы: 41-49
DOI: 10.15372/AUT20240505

6. Голицын А. А., Голицын С. А., Сейфи Н. А. Применение метода взаимной корреляции изображений для расчёта координат положения объектов круглой формы и измерения их размеров

Аннотация:
Предложена методика вычисления координаты положения круглого объекта на изображении и его диаметра. В основе методики лежит вычисление значений взаимных корреляций фрагмента анализируемого изображения с несколькими характерными изображениями-эталонами, чтобы одновременно определить, и какой эталон, и какое его смещение относительно исследуемого фрагмента являются наиболее подходящими. Методика позволяет не только вычислить размер и координаты, но и определить фактическое отсутствие объекта в поле зрения. Показана её реализуемость и практическая применимость на примере алгоритма анализа мест сварки проволочных соединений на поверхности полупроводников с характерным шариком, которые используются при сборке интегральных микросхем. Алгоритм может быть использован в целях неразрушающего контроля на производстве полупроводниковых изделий до их корпусирования. Алгоритм позволяет не только измерить диаметр шарика и определить, находится ли его координата в допуске или нет, но также установить, имеется ли соединение вообще.

Страницы: 50-59
DOI: 10.15372/AUT20240506

МЕТОДЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА

7. Козлов Д. А. Применение трансформера для кодирования состояний в обучении с подкреплением

Аннотация:
Исследуется применение архитектуры трансформера для кодирования состояний в алгоритмах обучения с подкреплением. Представлен новый подход, который интегрирует трансформеры с существующими методами, такими как SAC (Soft Actor-Critic), для улучшения их производительности и обобщающей способности. Результаты экспериментальных исследований показывают, что предложенный подход может улучшить обучение в сложных задачах приобретения навыков передвижения в трёхмерном пространстве.

Страницы: 60-68
DOI: 10.15372/AUT20240507

ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИЗМЕРЕНИЙ

8. Борзов С. М., Нежевенко Е. С., Орлов С. И., Потатуркин О. И., Узилов С. Б. Экспериментальные исследования эффективности классификации материалов по их спектрам отражения

Аннотация:
Статья посвящена экспериментальному изучению эффективности методов классификации зелёной растительности и маскировочных материалов по их спектральным признакам. Исследования выполнены с использованием реальных спектральных данных, полученных на многоканальном спектрографе на основе диспергирующего элемента и многоэлементной ПЗС-линейки в видимом и ближнем ИК-диапазонах длин волн.

Предложена методика обработки совокупности спектральных данных с целью формирования представительной системы признаков и последующего применения адаптивных пороговых алгоритмов обнаружения объектов интереса. Исследована эффективность применения в качестве признаков для классификации типов материалов вегетационных индексов, рассчитанных для спектральных каналов при различной их ширине и при разном положении центральной длины волны. Особое внимание уделено различению свежей и подвергшейся антропогенному воздействию растительности. Экспериментально показано, что в качестве информативных признаков при классификации объектов могут быть использованы как двухканальные, так и трёхканальные индексы.

Страницы: 69-76
DOI: 10.15372/AUT20240508

9. Голополосов А. А., Юрин А. И., Вишняков Г. Н., Минаев В. Л. Анализ влияния ошибки юстировки анализатора дифференциального фазового поляриметра на параметры информативного сигнала

Аннотация:
Приведена схема дифференциального фазового поляриметра, применяемого для исследования оптически активных веществ. Для анализа влияния ошибки юстировки вращающегося анализатора на результаты измерений угла вращения плоскости поляризации (УВПП) применено математическое моделирование процесса формирования информативного сигнала при наличии отклонения от перпендикулярности плоскости анализатора относительно оси распространения излучения. Приведены результаты исследования влияния ошибки юстировки на точность восстановления разности фаз двух гармонических сигналов. Полученные результаты позволяют выработать требования к юстировке элементов дифференциального фазового поляриметра с целью повышения точности измерений УВПП.

Страницы: 77-83
DOI: 10.15372/AUT20240509

10. Пен Е. Ф. Экспериментальное исследование динамики усадки голографических фотополимерных материалов

Аннотация:
Исследована динамика эффективной и физической (геометрической) усадок голографического фотополимерного материала путём измерения эволюции спектров пропускания объёмных отражательных голограмм в процессе их записи. Впервые экспериментально показано, что в значительной степени физическая усадка происходит уже на ранней стадии формирования голограммы, когда её дифракционная эффективность незначительна (менее 0,05). Установлено, что в конце засветки значения эффективной усадки для малых и больших периодов решёток существенно отличаются, в то время как физическая усадка примерно одинаковая. Для исследованных образцов решёток получены оценки средних значений показателей преломления до и после засветки. Разработаны методика и устройство измерений динамики усадки отражательных фотополимерных голограмм, обеспечивающие минимальные погрешности оценки параметров усадки. Результаты исследований могут быть полезны для углубления знаний о механизме формирования голограмм в фотополимерных материалах, а также для практического использования при разработке голографических элементов и устройств на их основе.

Страницы: 84-94
DOI: 10.15372/AUT20240510

11. Бублик А. Н., Кирьянов А. В., Кирьянов В. П., Каракоцкий А. Г. Автоматизированная калибровка углоизмерительных шкал с нерегулярной структурой

Аннотация:
Разработана и апробирована методика калибровки шкал с нерегулярной структурой, характерной для абсолютных угловых датчиков на основе псевдослучайных кодов. Экспериментально получены результаты калибровки на уровне ±2,2″ с неопределённостью ±0,5″, характерной для используемой измерительно-диагностической установки АЭ.1686. Достоверность результатов калибровки нерегулярных шкал подтверждается идентичностью полученных кривых при их сличении с кривой калибровки регулярной шкалы, сформированной на другом радиусе в едином технологическом цикле совместно с одной из контролируемых нерегулярных шкал.

Страницы: 95-101
DOI: 10.15372/AUT20240511

ФОТОНИКА: МЕТОДЫ, КОМПОНЕНТЫ, СИСТЕМЫ

12. Вытовтов К. А., Барабанова Е. А., Иванов М. Г., Вытовтов Г. К. Модель оптического коммутатора c частотно-временным разделением сигналов и децентрализованным управлением

Аннотация:
Предложена принципиально новая модель оптического коммутатора с децентрализованным управлением. Преимуществами предлагаемого коммутатора являются отсутствие оптоэлектронного преобразования информационного сигнала и возможность построения масштабируемых схем малой сложности. Схема коммутатора включает в себя следующие основные элементы: электрически управляемые ключи на основе ниобата лития, фильтры Брэгга, оптические вентили, фокусирующие системы, управляющую линзовую систему, локальную систему формирования управляющих сигналов. Проведённый расчёт оптических устройств коммутатора показал возможность его реализации и функционирования в диапазонах 1310–1460 нм для передачи управляющих сигналов и 1550 нм — для информационного сигнала, обеспечивающего взаимодействие устройств центров обработки данных.

Страницы: 102-110
DOI: 10.15372/AUT20240512

13. Пожар В. Э., Дьяконов Е. А. О формировании спектральной характеристики широкоапертурного акустооптического фильтра

Аннотация:
Рассмотрена проблема построения электронно-перестраиваемого оптического фильтра с синтезируемой спектральной характеристикой. В качестве технической основы взят фильтр на базе дифракции света на акустических волнах, в котором все главные характеристики определяются параметрами фазовой объёмной дифракционной решётки, создаваемой в кристаллической среде акустическим полем, формируемым пьезоизлучателем. Исследована возможность формирования передаточной функции (спектральной характеристики) акустооптического перестраиваемого фильтра путём формирования управляющего сигнала и создания в среде неоднородной динамической фазовой дифракционной решётки. Показано, что в широкоапертурной геометрии акустооптических фильтров, используемой в современных гиперспектральных системах, может быть построена однокоординатная модель акустооптического взаимодействия. Определена связь между параметрами управляющего высокочастотного сигнала, акустической волны, создающей решётку, и спектральной функцией пропускания фильтра. Сформулированы принципиальные ограничения на ширину спектрального окна пропускания. Полученные соотношения позволяют описать работу акустооптического фильтра при произвольном законе амплитудной и частотной модуляций управляющего ультразвукового сигнала при ограниченном коэффициенте передачи. Результаты могут найти применение при проектировании оптических спектральных систем с управляемой функцией пропускания акустооптического фильтра.

Страницы: 111-119
DOI: 10.15372/AUT20240513

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

14. Мифтахов Э. Н., Иванов Д. В. Поиск оптимального состава реакционной смеси с использованием алгоритма имитации отжига

Аннотация:
В общем виде сформулирована задача определения оптимального начального состава реакционной смеси. Описан метод решения поставленной задачи, в основе которого лежит алгоритм имитации отжига. Проведён вычислительный эксперимент для ферментативной реакции Михаэлиса — Ментен и реакции аминометилирования тиолов. Выполнен подбор параметров для эффективной работы алгоритма. С помощью представленного метода найден оптимальный исходный состав реакционной смеси, при котором достигается максимальный выход целевого продукта. Приведён анализ эффективности данного алгоритма путём сопоставления с результатами работы других методов оптимизации.

Страницы: 120-128
DOI: 10.15372/AUT20240514