Journal of the Russian Universities. Radioelectronics / Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника
Not a member yet
541 research outputs found
Sort by
Совместное использование станции активного подсвета и опорных источников сигналов при местоопределении наземных радиопередающих устройств, работающих через геостационарные ретрансляторы
Get PDFIntroduction. There are incidences of jamming the users of satellite communication systems, who apply e.g. geostationary relay satellites, and the illegal use of such satellite resources. These actions can be both intentional and unintentional, and, among other things, be caused by non-compliance with electromagnetic compatibility standards on part of other users of satellite communication systems. For a prompt and high -quality response of radio monitoring services and satellite operators to these illegal actions, it seems urgent to develop methods for accurate determination of the geolocation of radio emission sources.Aim. To develop a method for improving the accuracy of determining the coordinates of ground-based radio emission sources operating via geostationary relay satellites based on shared operation of a barrage jammer and reference signal sources.Materials and methods. The research was conducted using the statistical theory of radio engineering systems, the theory of digital signal processing and the method of simulation.Results. A method was developed for improving the geolocation accuracy of ground-based radio emission sources operating via geostationary relay satellites based on shared operation of a barrage jammer and reference signal sources. A method for resolving ambiguity regarding the true correlation peak of a reference source signal using a signal from a barrage jammer was described. An expression was obtained for the probability of a correct solution when resolving such ambiguity. As a result, the estimates of geolocation accuracy obtained using the developed method were compared with those obtained by a conventional method relying on the usage of 3 different reference stations.Conclusions. The method proposed in this paper makes it possible to achieve a relatively high accuracy when determining the geolocation of ground-based radio emission sources in the Earth’s regions of interest, at the same time as involving no organizational and financial costs for the installation of a large number of reference stations.Введение. В настоящее время часто наблюдаются случаи постановки помех пользователям спутниковых систем связи, использующих, в частности, космические аппараты-ретрансляторы, расположенные на геостационарной орбите, а также нелегального использования ресурса таких космических аппаратов. Подобные действия могут быть как непреднамеренными, так и целенаправленными, и, в частности, приводят к несоблюдению норм электромагнитной совместимости с другими пользователями спутниковой системы связи. Для оперативного и качественного реагирования служб радиоконтроля и операторов космических аппаратов на нелегальные действия актуальна разработка методов, позволяющих с необходимой точностью определять местоположение источника помехового радиоизлучения.Цель работы. Разработка метода повышения точности определения координат наземных источников радиоизлучения, работающих через геостационарные спутники-ретрансляторы, за счет совместного использования станции активного подсвета и опорных источников сигналов.Материалы и методы. Используются статистическая теория радиотехнических систем, теория цифровой обработки сигналов и метод имитационного моделирования.Результаты. Разработан метод повышения точности местоопределения наземных источников радиоизлучения, работающих через геостационарные ретрансляторы, за счет совместного использования станции активного подсвета и опорных источников сигналов. Описан метод разрешения неоднозначности относительно истинного корреляционного пика опорного источника сигнала с помощью сигнала станции активного подсвета. Получено выражение для вероятности правильного решения при разрешении неоднозначности. В результате имитационного моделирования получена оценка точности геолокации при использовании разработанного метода в сравнении с известным методом, предполагающим использование трех реперных станций.Заключение. Метод, описываемый в данной статье, позволяет достичь относительно высокой точности определения местоположения наземных источников радиоизлучения в интересующих регионах Земли, не требуя организационных и финансовых затрат по установке большого количества реперных станций
Универсальный алгоритм автофокусировки радиолокационных изображений
Get PDFIntroduction. Random deviations of the antenna phase centre of a synthetic aperture radar (SAR) are a source of phase errors for the received signal. These phase errors frequently cause blurring of the radar image. The image quality can be improved using various autofocus algorithms. Such algorithms estimate phase errors via optimization of an objective function, which defines the radar image quality. The image entropy and sharpness are well known examples of objective functions. The objective function extremum can be found by fast optimization methods, whose realization is a challenging computing task.Aim. To synthesize a versatile and computationally simple autofocusing algorithm allowing any objective function to used without changing its structure significantly.Materials and methods. An algorithm based on substituting the selected objective function with a simpler surrogate objective function, whose extremum can be found by a direct method, is proposed. This method has been referred as the MM optimization in scientific literature. It is proposed to use a quadratic function as a surrogate objective function.Results. The synthesized algorithm is straightforward, not requiring recursive methods for finding the optimal solution. These advantages determine the enhanced speed and stability of the proposed algorithm. Adjusting the algorithm for the selected objective function requires minimal software changes. Compared to the algorithm using a linear surrogate objective function, the proposed algorithm provides a 1.5 times decrease in the standard deviation of the phase error estimate, with an approximately 10 % decrease in the number of iterations.Conclusion. The proposed autofocusing algorithm can be used in synthetic aperture radars to compensate the arising phase errors. The algorithm is based on the MM-optimization of the quadratic surrogate objective functions for radar images. The computer simulation results confirm the efficiency of the proposed algorithm even in case of large phase errors.Введение. Случайные перемещения фазового центра антенны радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА) являются источником фазовых ошибок (ФО) траекторного сигнала, которые приводят к расфокусировке радиолокационного изображения (РЛИ). Для получения качественного РЛИ используются различные алгоритмы автофокусировки. Среди существующих алгоритмов автофокусировки можно выделить группу алгоритмов, которые позволяют оценить ФО посредством нахождения экстремума некоторой функции качества (ФК) РЛИ. Известными вариантами ФК являются, например, энтропия и резкость РЛИ. Для решения задачи поиска экстремума ФК необходимо применять быстрые методы, известные из теории оптимизации, реализация которых средствами бортового вычислителя является сложной задачей.Цель работы. Синтезировать универсальный и простой в плане вычислений алгоритм автофокусировки, который позволяет применять широкий спектр видов ФК РЛИ без изменения своей структуры.Материалы и методы. Для решения поставленной задачи предложен алгоритм, основанный на замене выбранной целевой ФК РЛИ на более простую при вычислениях суррогатную ФК, найти экстремум которой можно прямым способом. Данный метод получил в научной литературе название MM-метода оптимизации. В качестве суррогатной ФК предлагается использовать квадратическую функцию.Результаты. Синтезированный алгоритм является прямым и не предполагает использование рекурсивных методов поиска оптимального решения, что ускоряет его работу и повышает устойчивость. Алгоритм легко перестраивается под выбранную целевую функцию качества РЛИ. По сравнению с алгоритмом, использующим линейную суррогатную ФК, предлагаемый алгоритм дал среднеквадратическую ошибку (СКО) остаточной ФО, примерно в 1.5 раза меньшую при меньшем на 10 % количестве итераций.Заключение. Предложенный алгоритм автофокусировки может быть использован в РСА для компенсации ФО. Алгоритм основан на ММ-методе оптимизации квадратичных суррогатных функций качества РЛИ. Результаты математического моделирования подтверждают работоспособность рассмотренного алгоритма при больших значениях фазовых ошибок
Особенности конструкции антенных решеток автомобильных радаров, построенных на основе передающих и приемных многоэлементных модулей
Get PDFIntroduction. Modern vehicles are equipped with radars, which serve as the main sensors of driver assistance systems detecting objects in all weather conditions. Antenna arrays (AA) are the most common type of radar antennas. The coefficient of mutual coupling between adjacent antenna channels has a significant effect on the formed radiation pattern (RP) of an AA. This aspect is important for achieving the required values of gain and side-lobe level (SLL). This article analyses the effect of the proposed design solutions on the main parameters of an automotive radar AA, in particular, on the mutual coupling coefficient between the channels and the SLL of the DP.Aim. To develop an optimal approach to constructing an AA topology in terms of reducing the level of mutual influence of adjacent array channels and obtaining a DP with specified characteristics.Materials and methods. To achieve the required parameters of the designed AA topology, the coplanar and microstrip lines were calculated using the finite element method and shield models.Results. An electrodynamic modeling of a millimetre-wave AA was carried out. The effect of coplanar transmission lines on the RP was shown. The features of applying shielding elements in the AA structure were investigated. Antenna patterns were obtained for both an AA designed based on coplanar transmission lines and that based on the use of shields. The conducted comparative analysis determined the parameters of the substrate optimal for achieving a better level of decoupling between adjacent antenna channels. The values of AA RP obtained during modeling were presented.Conclusion. The use of coplanar transmission lines can significantly reduce the SLL of the DP in the elevation plane. When implementing the module structure of an array (using of sub-arrays), the power dividers are realized. In this case, instead of coplanar lines, it is advisable to use specific microstrip constructions covered with shielding surfaces. In this case, the formation of a given amplitude-phase distribution over aperture is possible. A comparative analysis of the AA topologies with different substrates was carried out with the purpose of achieving improved decoupling. The obtained values of the coefficient of mutual influence of adjacent array channels correspond to those of modern AA of automotive radars. The methods of reducing the parasitic radiation of transmission lines were considered. The AA RP obtained via electrodynamic modeling were presented. The use of a thin substrate with a higher dielectric constant makes it possible to improve the AA characteristics.Введение. В современных автомобилях в качестве основных сенсоров систем помощи водителю, обнаруживающих объекты при любых погодных условиях, применяют радары. Одним из самых распространенных типов антенн является антенная решетка (АР). Коэффициент взаимной связи между соседними каналами АР оказывает значительное влияние на формируемую диаграмму направленности (ДН). Данный аспект важно учитывать для достижения заданных значений коэффициента усиления и уровня боковых лепестков (УБЛ) ДН. В статье проанализировано влияние предлагаемых конструктивных решений на основные параметры спроектированной АР автомобильного радара, в частности на уровень коэффициента взаимной связи между каналами, УБЛ ДН.Цель работы. Реализация оптимального подхода к построению топологии АР с точки зрения уменьшения уровня взаимного влияния соседних каналов решетки и получения ДН антенны с заданными характеристиками.Методы и материалы. Для достижения требуемых параметров разработанной топологии АР методом конечных элементов (finite element method – FEM) рассчитаны и спроектированы копланарные и микрополосковые линии и модели экранов.Результаты. Проведено электродинамическое моделирование АР миллиметрового диапазона. Показано влияние на ДН АР копланарных линий передачи. Исследованы особенности применения экранирующих элементов в структуре АР. В результате сравнительного анализа материалов определены параметры подложки для достижения лучшего уровня развязки между соседними каналами антенны.Заключение. Применение копланарных линий передачи позволяет значительно уменьшить УБЛ ДН в угломестной плоскости. В случае использования делителей мощности при формировании модулей АР (подрешеток) вместо копланарных линий целесообразно использование микрополосковых конструкций, закрытых специальными экранирующими поверхностями. В этом случае возможно формирование заданного амплитудно-фазового распределения по апертуре
Разборная отражательная антенная решетка Ku-диапазона частот на основе микрополоскового элемента в виде мальтийского креста
Get PDFIntroduction. Reflectarrays have a number of design and functional advantages over their closest analogue - reflector antennas (RA). Although microstrip elements are the most preferred reflectarray elements, single-layer microstrip elements do not allow accurate phase control due to the limited phase adjustment range and a high phase slope. The use of multilayer elements significantly complicates the antenna design and increases its cost. The development of a single-layer element that allows more than 360° phase adjustment and a low phase curve slope is urgent.Aim. To develop a single-layer microstrip phase-correcting element with a phase adjustment range of more than 360° and to design a reflectarray on its basis for operation in satellite communication networks.Materials and methods. Numerical studies were carried out using finite element analysis and the finite-difference time-domain method. Radiation patterns were measured using the near-field scanning method in an anechoic chamber.Results. A phase-correcting element based on a single-layer Maltese cross-shaped microstrip element with close to linear dependence of element size on the phase of the reradiated wave and more than 360° phase adjustment range was developed. On the basis of the investigated element, a foldable reflectarray was designed. The reflector consists of four subarrays, which provide its compact folding for transportation. The results of experimental studies confirmed a high efficiency of the reflectarray, the gain of which is 1.5 dB lower than that of an identical overall dimensions RA in a 7 % operating frequency band. The operating frequency band of the reflectarray in 1 dB gain zone was 11 %.Conclusion. On the basis of a Maltese cross microstrip element, it is possible to implement a single-layer reflectarray with a more than 10 % frequency band. The developed prototype showed the possibility of creating highly efficient foldable reflectarrays for operation in satellite communication and television terminals.Введение. Отражательные антенные решетки (ОАР) обладают рядом конструктивных и функциональных преимуществ относительно ближайшего аналога – зеркальных антенн (ЗА). Наиболее предпочтительными элементами ОАР являются микрополосковые, однако однослойные микрополосковые элементы зачастую не позволяют точно скорректировать фазу в ОАР из-за ограниченного диапазона фазовой регулировки и высокой крутизны фазовой кривой. Использование многослойных элементов заметно усложняет и удорожает конструкцию антенны. В связи с этим актуален поиск однослойных элементов, обеспечивающих фазовую регулировку более 360° с малой крутизной фазовой кривой.Цель работы. Разработка однослойного микрополоскового фазокорректирующего элемента отражательного типа с диапазоном регулировки более 360° и создание на его основе ОАР для работы в сетях спутниковой связи.Материалы и методы. Численные исследования проведены методом конечных элементов и методом конечных разностей во временно́й области. Характеристики направленности измерялись сканированием ближнего поля в безэховой камере.Результаты. Разработан фазокорректирующий элемент на основе однослойного микрополоскового резонатора в виде мальтийского креста с близкой к линейной зависимостью фазы отраженной волны от размера элемента, обеспечивающий диапазон фазовой регулировки более 360°. На основе исследованного элемента разработана и изготовлена разборная конструкция ОАР, в которой рефлектор состоит из четырех подрешеток, что обеспечивает компактное свертывание ОАР для транспортировки. Результаты экспериментальных исследований показали высокую эффективность ОАР, коэффициент усиления (КУ) которой на 1.5 дБ ниже КУ ЗА идентичных габаритных размеров в относительной полосе рабочих частот (ОПРЧ) 7 %. ОПРЧ ОАР по уровню снижения КУ на 1 дБ составила 11 %.Заключение. На основе элемента в виде мальтийского креста возможна реализация однослойных ОАР с ОПРЧ более 10 %. Разработанный макет показал возможность создания высокоэффективных сворачиваемых ОАР для работы в составе терминалов спутниковой связи и телевидения
Усечение падающего поля в задаче рассеяния электромагнитных волн на случайных поверхностях конечной длины
Get PDFIntroduction. An analysis of radio wave scattering over random surfaces frequently involves integral equations, which are solved by numerical methods. These methods are feasible only provided limited dimensions of the surface. The requirement of surface limitation leads to the appearance of edge currents, resulting in significant errors when calculating the radar cross section (RCS), particularly for grazing incident angles. The influence of edge currents is reduced by a function tapering the incident field amplitude. This function should satisfy the following requirements: to provide a low suppression of the field along the entire finite-size surface between its edges at the same time as decreasing the incident field amplitude to negligible values when approaching the edges. The incident field under the application of the tampering function should satisfy the wave equation with a minimum error. Although various tapering functions are applied for incident field amplitude (i.e. Gaussian, Thorsos, integral), none of them satisfies the aforementioned requirements.Aim. To suggest a novel function for tapering the amplitude of an electromagnetic wave incident on a perturbed finite-size surface when calculating RCS. In comparison with the known functions, the proposed function must satisfy the entire set of requirements.Materials and methods. A comparison of the proposed tapering function for incident field amplitude with the known tapering functions was performed, including the estimation of the error of satisfying the wave equation. To prove the applicability of the proposed tapering function, a mathematical modeling of the bistatic scatter diagram of a two-dimensional sea-like finite surface with a spatial Elfouhaily spectrum was carried out using Monte Carlo calculations in the Matlab environment.Results. Compared to the known tapering functions, the proposed tapering function satisfies the entire set of requirements. The results of mathematical modeling showed that the proposed function for tapering the incident field amplitude provides acceptable accuracy of estimating the RCS of finite-size random surfaces.Conclusion. A novel function for tapering the incident field amplitude was derived. This function reduces the influence of edge currents on the accuracy of RCS estimation of two-dimensional finite-size random surfaces, thus being instrumental for solving scattering problems.Введение. При анализе рассеяния радиоволн на случайных поверхностях часто используют интегральные уравнения, решаемые численными методами, работоспособными лишь при ограничении размеров поверхности. Указанное ограничение приводит к появлению краевых токов, которые, в свою очередь, вызывают существенные ошибки в расчетах эффективной площади рассеяния (ЭПР), особенно при скользящих углах облучения. Для снижения влияния краевых токов обычно используют функцию усечения падающего поля, которая должна удовлетворять совокупности требований – обеспечивать малое подавление поля по всей площади поверхности конечного размера между ее краями и одновременно снижение амплитуды поля до пренебрежимо малых значений при приближении к этим краям. Падающее поле с используемой функцией усечения должно удовлетворять волновому уравнению с минимальной погрешностью. Известны различные функции усечения падающей волны (гауссовская, Торсоса, интегральная), однако ни одна из них полностью не удовлетворяет предъявляемым требованиям.Цель работы. Предложить новую функцию усечения амплитуды электромагнитной волны, падающей на возмущенную поверхность ограниченного размера, для расчета ее ЭПР. По сравнению с известными функциями усечения новая функция должна удовлетворять всей совокупности предъявляемых требований.Материалы и методы. Выполнено сравнение предложенной функции усечения амплитуды падающего поля с известными функциями усечения, в том числе проведена оценка погрешности удовлетворения волновому уравнению. Для доказательства применимости предложенной функции усечения в среде MatLab выполнено математическое моделирование бистатической диаграммы рассеяния двумерной морской поверхности конечной длины с пространственным спектром Эльфохейли методом Монте-Карло.Результаты. Установлено, что предложенная функция усечения амплитуды падающего поля удовлетворяет предъявляемым требованиям лучше известных функций. Результаты математического моделирования показали, что новая функция обеспечивает приемлемую точность оценки ЭПР случайных поверхностей конечной длины.Заключение. Получена новая функция усечения амплитуды падающего поля для уменьшения влияния краевых токов на точность оценки ЭПР двумерных случайных поверхностей конечной длины, которая рекомендуется к использованию при решении задачи рассеяния
Определение параметров электронных устройств методом пассивной радиосенсорной технической диагностики
Get PDFIntroduction. Technical diagnostics (TD) as a nascent discipline is rapidly developing in the field of both software and hardware. Modern TD methods, such as vibrometry, thermal control, JTAG testing and optical control, either exhibit high inertia, consume processor time, require suspension of the electronic device, or demand a galvanic contact with the study object, which is often unacceptable. These disadvantages can be eliminated by passive radio-sensor TD. To date, little information has been published on the parameters of electronic devices provided by this method.Aim. Determination of the parameters of electronic devices, the assessment of which can be provided by passive radio-sensor TD.Materials and methods. Signal radio profiles were obtained experimentally using metrological equipment and software-numerical methods for modeling radio wave processes. The parameters of the signal radio profile were calculated by a mathematical method for solving differential equations.Results. The main principles and results of radio-sensor TD, as well as the simplest toolkit, are shown. An equation is obtained for the signal radio profile emitted by the electronic unit of the device, as well as an expression for its free components. An approach for assessing the TD correctness based on the number of free components of the received signal radio profile and the reference is described. The possibility of obtaining information about temperature, voltage drop, speed of emitting nodes, as well as the state of its components and modes of operation of p–njunctions is demonstrated. It is shown that this information is carried by the parameters of the basic equation for the signal radio profile.Conclusion. The derived basic equation allows a non-contact, remote passive radio-sensor TD to be conducted by correlation analysis of the received signal, providing a detailed examination of malfunctions in each electronic unit. The described TD method based on the presented parameters is promising for assessing the technical state of electronic devices.Введение. В настоящее время техническая диагностика (ТД) стремительно развивается как в области программных средств, так и в аппаратной среде. Несмотря на это современные методы ТД (виброметрия, тепловой контроль, JTAG-тестирование, оптический контроль) либо обладают высокой инерцией, занимают процессорное время, требуют остановки функционирования электронного устройства, либо требуют гальванического контакта с объектом исследования, что зачастую недопустимо. Данные недостатки позволяет устранить пассивная радиосенсорная ТД. В современной научной литературе практически не определены параметры технического диагностирования электронных устройств, которые она обеспечивает.Цель работы. Представление параметров электронных устройств, оценку которых может обеспечить пассивная радиосенсорная ТД.Материалы и методы. Для получения сигнальных радиопрофилей использовались методы проведения экспериментальных исследований с применением метрологического оборудования, программно-численные методы моделирования радиоволновых процессов и анализа результатов. С целью нахождения параметров сигнального радиопрофиля использовался математический метод решения дифференциальных уравнений.Результаты. Освещены основные принципы, результаты и инструментарий радиосенсорной ТД. Получено уравнение для сигнального радиопрофиля, излучаемого электронным узлом устройства, а также выражение для его свободных составляющих. Показан способ оценки корректности проведения ТД при известном числе свободных составляющих принятого сигнального радиопрофиля и репера. Представлена возможность получения информации о температуре, падении напряжения, быстродействии излучающих узлов, а также состоянии входящих в него компонентов и режимах работы p–n-переходов. Показано, что данную информацию несут в себе параметры уравнения для сигнального радиопрофиля.Заключение. Полученное основное уравнение позволяет провести бесконтактную, дистанционную пассивную радиосенсорную ТД не только методом корреляционного анализа принятого сигнала, но и с детальным разбором типа неисправности каждого электронного узла. Данный метод ТД с использованием значений представленных параметров открывает новые возможности в области исследования технического состояния электронных устройств
Метод оценки состояния снежно-ледяного покрова по углу Брюстера
Get PDFIntroduction. Landing is the most challenging and dangerous part of the helicopter flight. The development of systems facilitating safe landing is a priority task for both Russian and foreign engineering companies. Landing on unprepared sites covered with snow and ice may be determined by the need to deliver cargo and ammunition in combat conditions, during search and rescue operations, evacuations of victims, etc.Aim. Development of a method for remote assessment of the snow and ice cover based on the results of oblique sensing of the underlying surface with a radio signal with vertical polarization.Materials and methods. In the MatLab environment, the authors conducted numerical simulations of Fresnel reflection coefficients of echo signals with vertical polarization in the 40–90 degree sensing range in the operating frequency range when solving the direct and inverse problem of reconstruction of the parameters of snow and ice layers.Results. Intervals of the Brewster angle values were obtained at which the value of the Fresnel reflection coefficient from the boundaries of the snow and ice cover takes minimal. Thus, was found to be – 47...55°, – 55...58° and – 58...61° for dry snow, dry firn and dry ice, respectively. The depth resolution when using an ultra-wideband LFM signal with a frequency from 2 to 8 GHz is about 4 cm. The methodological error in determining the dielectric permittivity of layers by the Brewster angle comprises not more than 3 %.Conclusion. The error in determining the relative permittivity and the depth of k layers under an increase in the RMS values of the noise level from 3.8 to 4.8 with a step of 0.1 for 100 implementations of each with a probability of 0.95 does not exceed 10 %, which confirms the validity of this method. The implementation of which allows you to automate the process of evaluating the possibility of a safe landing, thereby reducing the decision-making time and increasing the level of safety.Введение. Наиболее сложным и опасным этапом полета вертолета является посадка. Разработка системы обеспечения ее безопасности – в настоящий момент одна из приоритетных задач, решением которой занимается значительное число фирм в нашей стране и за рубежом. Посадка на неподготовленные (необорудованные) площадки со снежно-ледяным покровом может быть вызвана необходимостью доставки подразделений, грузов и боеприпасов в боевых условиях, поисково-спасательными операциями, эвакуацией пострадавших и т. д.Цель работы. Разработка метода дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова по результатам наклонного зондирования подстилающей поверхности радиосигналом с вертикальной поляризацией.Материалы и методы. Численное моделирование в среде MatLab коэффициентов отражения Френеля эхо-сигналов с вертикальной поляризацией в интервале зондирования от 40 до 90° в рабочем диапазоне частот при решении прямой и обратной задач реконструкции параметров слоев снежно-ледяного покрова.Результаты. Получены интервалы значений угла Брюстера, при котором значение коэффициента отражения Френеля от границ раздела слоев снежно-ледяного покрова минимально. Так, для сухого снега – 47…55°, сухого фирна – 55…58° и сухого льда – 58…61°. Методическая погрешность определения диэлектрической проницаемости слоев по углам Брюстера составляет не более 3 %. Разрешающая способность по глубине при использовании сверхширокополосного ЛЧМ-сигнала с частотой от 2 до 8 ГГц составляет около 4 см.Заключение. Значение погрешности оценки измеренных значений относительной диэлектрической проницаемости и глубин k слоев при возрастании значений СКО уровня шума от 3.8 до 4.8 с шагом 0.1 по 100 реализациям каждого с вероятностью 0.95 не превышает 10 %. Это свидетельствует о правомерности использования данного метода, реализация которого позволяет автоматизировать процесс оценки возможности выполнения посадки, тем самым снизив время принятия решения и повысив уровень безопасности
История и перспективы применения рентгенографии в семеноводстве и семеноведении
Get PDFIntroduction. X-ray analysis has been applied for visualizing the internal structure of various objects for over 100 years. However, this method began to be used for assessing the quality of plant seeds only in the early 1980s. The main impediment was a lack of specialized instruments, particularly X-ray sources, that could provide informative images. Advancements in the field of microfocus radiography allowed significant results to be achieved, including the preparation of the National Standard GOST R 596032021 "Agricultural Seeds. Methods of digital radiography".Aim. An analytical review of Russian research studies in the field of X-ray diffraction analysis of plant seeds.Materials and methods. Key stages in the development of microfocus X-ray diffraction analysis of seeds and individual parts of plants for agricultural and other purposes are considered. The design of instruments, including digital ones, created for the implementation of the method are described.Results. In order to obtain informative X-ray diffraction images of plant seeds, which objects are generally characterized by small sizes and small density, the focal spot of the X-ray tube should not exceed several tens of microns under the voltage of not higher than several tens of kilovolts. As a system for visualizing a latent X-ray image, it is preferable to use image receivers based on a screen with a photostimulated phosphor or flat-panel solid-state X-ray detectors. These instruments have been successfully used to identify and describe the radiographic signs of a normal seed and nine main types of defects for 600 plant species.Conclusion. In comparison with the conventional contact radiography, microfocus radiography produces X-ray images of seeds with a projection magnification of the image up to several tens of times. Such images permit highly detailed visualization of the structure of seeds that differ slightly in density.Введение. Метод рентгенографии различных объектов с целью визуализации их внутренней структуры известен уже более 100 лет. Однако для диагностики качества семян растений он стал использоваться лишь в начале 80-х гг. ХХ в. Основная причина – отсутствие специализированных технических средств, в первую очередь, источников рентгеновского излучения, которые обеспечивали бы необходимую информативность получаемых изображений. Лишь благодаря разработке и использованию для этих целей методики микрофокусной рентгенографии удалось добиться значительных результатов, включая подготовку Национального стандарта ГОСТ Р 596032021 "Семена сельскохозяйственных культур. Методы цифровой рентгенографии".Цель работы. Аналитический обзор результатов отечественных исследований в области рентгенографии семян различных растений.Материалы и методы. Рассмотрены основные этапы разработки методики микрофокусной рентгенографии семян и отдельных частей растений сельскохозяйственного и иных назначений. Описаны конструктивные особенности технических средств, включая цифровые, созданных для реализации методики.Результаты. Показано, что для информативной рентгенографии таких специфических объектов как семена растений, обладающих малыми размерами и плотностью в целом, размер фокусного пятна рентгеновской трубки должен составлять не более нескольких десятков микрометров, напряжение на рентгеновской трубке – не более нескольких десятков киловольт. В качестве системы визуализации скрытого рентгеновского изображения предпочтительнее использовать приемники изображения на основе экрана с фотостимулируемым люминофором или плоскопанельные твердотельные детекторы рентгеновского излучения. Указанный комплект технических средств позволил выделить и описать рентгенографические признаки нормального семени и девяти основных типов дефектов для 600 видов растений.Заключение. Методика микрофокусной рентгенографии, по сравнению с традиционно используемой контактной рентгенографией, позволяет получать рентгеновские снимки семян с проекционным увеличением изображения до нескольких десятков раз. Такие снимки позволяют визуализировать принципиально более мелкие детали структуры семени, которые незначительно отличаются по плотности