Devices and Methods of Measurements (E-Journal) / Приборы и методы измерений
Not a member yet
490 research outputs found
Sort by
Повышение пиковой мощности импульсного источника лазерного излучения с применением кольцевой волоконной линии задержки
Get PDFAt the present time, developing of autonomous laser systems requires increasing of the output power of the laser sources used in composition of those systems and at the same time reducing of the energy usage in the system. The possibility of increasing output peak power of pulsed laser sources by using the method of synchronous non-coherent beam combining in ring fiber-optic delay line is considered by authors. Objective of this work was estimating energy effectiveness of laser systems, which based on this method.General constructing method of the laser pulsed laser source with ring fiber delay line is considered, its block diagram and the general operating principle of similar systems are presented. Two versions of laser systems based on the described method of beam combining are presented: using an optical combiner and an optical switch; using fiber welding instead of a combiner and an optical switch. The graphical dependence of the energy effectiveness on the number of circulations in ring fiber-optic delay line is obtained for both versions of laser systems.As a result of the analysis of the considered devices operation, it was shown that considered systems allow to obtain increasing the peak power of a laser pulse without increasing the power supply, also the system, that use welded fi instead of the optical combiner, has greater effi than system with optical combiner.В настоящее время при создании автономных лазерных систем возникают требования в части повышения выходной мощности используемых в их составе лазерных источников при одновременном снижении энергопотребления системы. Авторами рассмотрена возможность увеличения выходной пиковой мощности импульсных лазерных источников за счет применения метода синхронного некогерентного суммирования импульсов в кольцевой волоконно-оптической линии задержки. Целью настоящей работы являлась оценка энергетической эффективности лазерных устройств, построенных на основе данного метода.Рассмотрен общий способ построения импульсного лазерного источника с применением кольцевой волоконной линии задержки, представлены его структурная схема и общий принцип действия подобных данному устройству систем. Приведены два варианта исполнения лазерных систем, построенных на основе описываемого в работе метода суммирования импульсов: с оптическим сумматором и оптическим коммутатором; со сваркой волокон взамен сумматора и оптическим коммутатором. Получены графики энергетической эффективности систем первого и второго вариантов исполнений в зависимости от числа обходов импульса в кольцевой задержке.В результате анализа работы рассмотренных устройств показано, что они позволяют увеличить пиковую мощность лазерного импульса без повышения энергии питания, при этом большей эффективностью обладает система с применением сваренных волокон взамен оптического сумматора
Кристаллы Er,Yb:Ca3RE2(BO3)4 (RE=Y, Gd) – новые среды для лазеров, излучающих в спектральном диапазоне 1,5 мкм
Get PDFThe search for new crystalline host materials for the usage in lasers emitting in the eye-safe spectral range of 1.5–1.6 µm is an important task. The aim of this work was to study the growth technique, spectroscopic properties and laser characteristics of new active media – crystals Er3+,Yb3+:Ca2RE2(BO3)4 (RE=Y, Gd).Calcium-yttrium Er3+,Yb3+:Ca3Y2 (BO3)4 (CYB) and calcium-gadolinium Er3+,Yb3+: Ca2 Gd 2(BO3)4 (CGB) oxoborate crystals co-doped with erbium and ytterbium ions were investigated. Polarized absorption and emission cross-section spectra were determined. The lifetimes of 4I11/2 and 4I13/2 energy levels of Er3+ ions were measured and ytterbium-erbium energy transfer efficiencies were estimated. The calculation of the gain cross-section spectra was performed. By using of Er3+,Yb3+: Ca2 RE 2(BO3)4 (RE=Y, Gd) crystals the laser performance was realized, for the first time to the best of our knowledge. The laser characteristics were studied in a quasi-CW (QCW) laser operation.The wide band with a peak at the wavelength of 976 nm is observed in the absorption spectra of both crystals. This peak coincides with the emission wavelength of the pump laser diodes for Yb-doped active media. The maximum value of absorption cross-section was 1.7 × 10–20 cm2 for polarization E // b for both crystals. The lifetimes of the upper laser level 4I13/2 of Er3+ ions were 580 ± 30 μs and 550 ± 30 μs for Er,Yb:CYB and Er,Yb:CGB crystals, respectively. The energy transfer efficiencies from ytterbium to erbium ions for an Er,Yb:CYB and Er,Yb:CGB crystals were 94 % and 96 %, respectively. According to gain spectrum of the Er,Yb:CYB crystal the gain band peak is centered at the wavelength of 1530 nm. The maximum QCW output power was 0.5 W with slope efficiency of 13 % regarding to absorbed pump power for an Er,Yb: CYB crystal. The laser beam parameter M2 did not exceed < 1.5.Based on the obtained results, it can be concluded that these crystals are promising active media for lasers emitting in the spectral range of 1.5–1.6 μm for the usage in laser rangefinder and laser-induced breakdown spectroscopy systems, and LIDARs.Поиск новых кристаллических матриц для применения в лазерах, излучающих в условно безопасном для глаз спектральном диапазоне 1,5–1,6 мкм, является актуальной задачей. Целью данной работы являлось изучение технологии роста, спектроскопических свойств и генерационных характеристик новых активных сред – кристаллов Er3+,Yb3+:Ca2RE2(BO3)4 (RE=Y, Gd).В качестве исследуемых образцов использовались кристаллы кальций-иттриевого Er3+,Yb3+:Ca3Y2(BO3)4 (CYB) и кальций-гадолиниевого Er3+,Yb3+: Ca2 Gd 2(BO3)4 (CGB) оксоборатов, соактивированных ионами эрбия и иттербия. В результате определены спектры поперечных сечений поглощения и стимулированного испускания в поляризованном свете. Определены времена жизни энергетических уровней 4I11/2 и 4I13/2 иона эрбия, а также проведена оценка эффективности переноса энергии от ионов иттебрия к ионам эрбия. Выполнен расчет спектров поперечных сечений усиления. Впервые с использованием кристаллов реализована лазерная генерация, изучены генерационные характеристики в квазинепрерывном режиме генерации.В спектрах поглощения для обоих кристаллов наблюдается полоса с пиком на длине волны 976 нм, что согласуется с длиной волны испускания лазерных диодов, применяемых для накачки активных элементов с ионами Yb3+ . Наибольшее значение поперечного сечения поглощения для обоих кристаллов составило 1,7×10–20 см2 для поляризации E // b на длине волны 976 нм. Время жизни верхнего лазерного уровня 4I13/2 составило 580 ± 30 мкс и 550 ± 30 мкс для кристаллов Er,Yb:CYB и Er,Yb:CGB соответственно. Эффективность переноса энергии от ионов иттербия к ионам эрбия составила 94 % для кристалла Er,Yb:CYB и 96 % для Er,Yb:CGB. Расчет спектра усиления для кристалла Er,Yb:CYB, показал что максимум полосы усиления находится на длине волны 1530 нм. Максимальное значение выходной мощности в квазинепрерывном режиме генерации составило 0,5 Вт при дифференциальной эффективности по поглощенной мощности накачки 13 % для кристалла Er,Yb:CYB, параметр распространения лазерного пучка М2 не превышал 1,5.На основе полученных результатов, можно сделать вывод, что данные кристаллы являются перспективными активными средами для лазеров, излучающих в спектральном диапазоне 1,5–1,6 мкм, для применения в составе систем лазерной дальнометрии, лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии и лидаров
Измерения гидродинамических и вибрационных характеристик для валидации численных расчетов возбуждения конструкций потоком жидкости
Get PDFStructure vibration under the influence of unsteady hydrodynamic forces caused by the flow around their surfaces can adversely affect durability and rupture life. Reducing the adverse effects of hydrodynamic forces is currently possible with the help of linked CFD and vibration calculations. However, for an adequate description of the associated processes one should use calculation models and approaches specific to the hydro-vibration problem. To justify and validate such approaches, an experimental model was developed and a series of structure excitation tests in water flow was carried out.The model comprises two cylinders installed sequentially in water crossflow. Vibration levels, pressure and velocity fluctuations were measured in the tests as a functions of the flow velocity. The application of different non-intrusive measurement techniques was possible due to relatively simple test model construction which may be used for cross-validation and experimental uncertainty quantification.Flow-structure interaction, caused by synchronization effect of the flow separation frequency (or it’s spectral components) and eigenfrequency of cylinder, was analyzed based on simultaneously measured data. The tests performed gave the information about dynamical characteristics of the flow and vibration parameters of cantilevered cylinders. The experimental results are used for identification of required accuracy of hydrodynamic forces calculation by CFD and validation of oneand two-way linked methods for flow excitation frequency calculation.Вибрация конструкций под воздействием нестационарных гидродинамических сил, обусловленных обтеканием потоком поверхностей конструкций, может неблагоприятно сказываться на прочности и усталостной долговечности. Снижение неблагоприятного воздействия гидродинамических сил в настоящее время становится возможным по результатам связанных трехмерных расчетов гидродинамики (CFD) и вибрации. Однако для адекватного описания в связанной задаче определяющих физических процессов должны использоваться специфические именно для задачи гидроупругих колебаний расчетные модели и подходы. Для обоснования и валидации таких подходов разработана экспериментальная модель и выполнена серия исследований процесса возбуждения конструкции потоком воды.В качестве конструкции рассматривалась модель, состоящая из двух последовательно установленных цилиндров в поперечном потоке рабочей среды. В процессе испытаний, в зависимости от скорости потока, измерялись уровни вибраций и пульсаций давления в потоке и нестационарных полей скорости. Относительно простая конструкция рассматриваемой модели позволила применить различные бесконтактные системы измерений нестационарных процессов для кроссвалидации получаемых экспериментальных данных и для оценки неопределенностей в процессе испытаний.На основании полученных данных синхронных измерений анализировалось взаимное влияние потока и динамики конструкции, обусловленное эффектом синхронизации между частотой срыва (или ее гармониками) и собственной частотой цилиндров. Таким образом, выполненные исследования позволили получить информацию одновременно и о динамических характеристиках потока, и о параметрах, характеризующих вибрацию, для случая консольного закрепления стержней.Полученные экспериментальные данные используются для определения требований к точности проведения численных расчетов гидродинамических сил и для валидации однои двусторонне связанных методов численного расчета возбуждений конструкций потоком
Моделирование влияния тонкой диэлектрической пленки на поверхности электрода на зажигание разряда в ртутных осветительных лампах при низких температурах окружающей среды
Get PDFThe mixture of argon and mercury vapor with temperature-dependent composition is used as the background gas in different types of gas discharge illuminating lamps. The aim of this work was to develop a model of the low-current discharge in an argon-mercury mixture at presence of a thin insulating film on the cathode and to investigate the influence of film on the discharge ignition voltage at low ambient temperatures. When discharge modeling, we used the obtained earlier expression which describes dependence of the mixture ionization coefficient on temperature. When there was a thin insulating film on the cathode the model took into account that positive charges are accumulated on its surface during the discharge. They generate an electric field in the film sufficient for the field emission of electrons from the metal substrate of the electrode into the insulator and some of them can overcome the potential barrier at the film outer boundary and go out in the discharge volume improving emission characteristics of the cathode.Calculations showed that at a temperature decrease the electric field strengthes in the discharge gap and the voltage in it are increased due to reduction of the saturated mercury vapor density in the mixture followed by the decrease of its ionization coefficient. Existence of a thin insulating film on the cathode surface results in an increase of the cathode effective secondary electron emission yield which compensates the reduction of the mixture ionization coefficient value.The results of discharge characteristics modeling demonstrate that in case of the cathode with an insulating film the discharge ignition becomes possible at a lower inter-electrode voltage. This ensures outdoor mercury lamp turning on at a reduced supply voltage and increases its reliability under low ambient temperatures.Смесь аргона и паров ртути с зависящим от температуры составом используется в качестве рабочего газа в различных типах газоразрядных осветительных ламп. Целью данной работы являлось построение модели слаботочного разряда в смеси аргон-ртуть при наличии на катоде тонкой диэлектрической пленки, а также определение ее влияния на напряжение зажигания разряда при низкой температуре окружающей среды.При моделировании разряда мы использовали полученное ранее выражение, описывающее зависимость ионизационного коэффициента рассматриваемой смеси от температуры. В случае наличия на катоде тонкой диэлектрической пленки в модели учитывали, что в разряде на ее поверхности накапливаются положительные заряды. Они создают в пленке электрическое поле, достаточное для возникновения полевой эмиссии электронов из металлической подложки электрода в диэлектрик, часть из которых может преодолевать потенциальный барьер на внешней границе пленки и выходить в разрядный объем, улучшая эмиссионные характеристики катода.Расчеты показали, что при снижении температуры происходит увеличение напряженности электрического поля в разрядном промежутке и напряжения на нем, обусловленное уменьшением концентрации насыщенных паров ртути в смеси, а следовательно, и ее ионизационного коэффициента. Наличие же тонкой диэлектрической пленки на поверхности катода может приводить, вследствие существования полевой эмиссии электронов в пленку, к увеличению эффективного коэффициента электронной эмиссии катода, компенсирующему снижение величины ионизационного коэффициента.Представленные результаты моделирования характеристик разряда демонстрируют, что в случае катода с диэлектрической пленкой становится возможным возникновение разряда при более низком межэлектродном напряжении. Это обеспечивает зажигание лампы наружного освещения при меньшем напряжении питающей сети и повышает ее надежность в условиях низких температур
Контроль дифференциального сопротивления p–n-переходов биполярного транзистора в активном режиме методом импедансной спектроскопии
Get PDFControlling of parameters of manufactured transistors and interoperational controlling during their production are necessary conditions for production of competitive products of electronic industry. Traditionally for controlling of bipolar transistors the direct current measurements and registration of capacity-voltage characteristics are used. Carrying out measurements on alternating current in a wide interval of frequencies (20 Hz–30 MHz) will allow to obtain additional information on parameters of bipolar transistors. The purpose of the work is to show the possibilities of the method of impedance spectroscopy for controlling of differential resistance of p–n-junctions of the bipolar p–n–p-transistor in active mode.The KT814G p–n–p-transistor manufactured by JSC “INTEGRAL” was studied by the method of impedance spectroscopy. The values of differential electrical resistance and capacitance for base–emitter and base–collector p–n-junctions are defi at direct currents in base from 0.8 to 46 µA.The results of the work can be applied to elaboration of techniques of fi checking of discrete bipolar semiconductor devices.Контроль параметров готовых транзисторов и межоперационный контроль при их изготовлении являются необходимыми условия выпуска конкурентоспособных изделий электронной промышленности. Традиционно для контроля биполярных транзисторов используются измерения на постоянном токе и регистрация вольт-фарадных характеристик. Проведение измерений на переменном токе позволит получить дополнительную информацию о параметрах биполярных транзисторов.Цель работы – показать возможности метода импедансной спектроскопии для контроля дифференциального электрического сопротивления p–n-переходов биполярного p–n–p-транзистора в активном режиме.Методом импедансной спектроскопии исследован p–n–p-транзистор КТ814Г производства ОАО «ИНТЕГРАЛ». На переменном токе в интервале частот 20 Hz–30 MHz определены значения дифференциального электрического сопротивления и емкости p–n-переходов база–эмиттера и база–коллектора при постоянных токах базы от 0,8 до 46 µA.Результаты работы могут быть использованы при отработке методик выходного контроля дискретных биполярных полупроводниковых приборов
Непрерывный лазер на кристалле пентабората, соактивированного ионами эрбия и иттербия
Get PDFWe report, for the first time to our knowledge, a diode-pumped continuous-wave microchip Er,Yb:YMgB5O10 laser. The purpose of this work was to study the growth technique, spectroscopic properties and continuous-wave laser performance of Er3+,Yb3+:YMgB5O10 novel crystal. Absorption and luminescence spectra as well as kinetics of luminescence decay were studied. Ytterbium-erbium energy transfer efficiency was determined. The output characteristics (output power, slope efficiency, laser wavelength) of Er3+,Yb3+:YMgB5O10 laser were determined.Two intensive absorption bands with peaks centered at 937 nm and 976 nm were observed in the absorption spectra at the wavelength near 1 μm. The maximum value of absorption cross-section was determined to be 1.5·10–20 cm2 at 976 nm for polarization E//Ng . A number of narrow lines were observed in the absorption spectra in the 1425–1575 nm spectral range (transition 4I15/2 → 4I13/2 of erbium ions). The lifetime of the upper laser level 4I13/2 of Er3+ ions was determined to be 390 ± 20 μs. The ytterbium-erbium energy transfer efficiency for YMgB5O10 crystal with 2 at.% of Er3+ and 11 at.% for Yb3+ was close to 84 %. The maximal continuous-wave output power of 0.2 W with slope efficiency of 8 % regarding to absorbed pump power was realized at the wavelength of 1570 nm. With the improvement of cavity parameters the output laser performance of the Er,Yb:YMgB5O10 crystal can be further enhanced.Taking into account high thermal conductivity of ≈ 6.2 W·m–1·K–1, the Er,Yb:YMgB5O10 crystal can be considered as a good gain medium for 1.5 μm lasers for applications in laser rangefinder and LIDAR systems.Впервые сообщается о непрерывном лазере на кристалле Er,Yb:YMgB5O10 с диодной накачкой. Изучены условия синтеза кристаллов, спектры поглощения и люминесценции, кинетики затухания люминесценции. Определена эффективность переноса энергии от ионов иттербия к ионам эрбия. Определены выходные характеристики (выходная мощность, дифференциальный КПД, длина волны генерации) лазера на основе кристалла Er3+,Yb3+:YMgB5O10.В спектрах поглощения в области 1 мкм наблюдаются две интенсивные полосы поглощения с пиками на длинах волн 937 нм и 976 нм. Максимальное поперечное сечение поглощения достигает 1.5·10–20 cм2 на длине волны 976 нм для поляризации E//Ng. В спектре поглощения в спектральной области 1425–1575 нм наблюдается набор узких полос поглощения. Измеренное время жизни верхнего уровня 4I13/2 ионов Er3+ составило 390 ± 20 мкс. Эффективность переноса энергии от ионов иттербия к ионам эрбия для кристалла Er(2 ат.%),Yb(11 ат.%):YMgB5O10 достигала 84 %. Максимальная выходная мощность лазерной генерации на длине волны 1570 нм составила 0,2 Вт при дифференциальном КПД 8 %.Благодаря высокой теплопроводности (≈ 6.2 Вт·м–1·K–1) кристалла Er,Yb:YMgB5O10 , он может быть с успехом использован в качестве активной среды для лазеров дальномерных систем и ЛИДАРов
Модель теплового механизма тушения пожара подкласса А1 огнетушащим порошком общего назначения в условиях нестационарного теплообмена
Get PDFThe aim of the paper was to develop a model of thermal extinguishing mechanism using dry chemical powder taking into account the inertia of heat transfer to powder particles during unsteady heat exchange to identify the optimal conditions for extinguishing of A1 class fires with powders.The method of experimental and mathematical modelling of fire extinguishing process using dry chemical powder with short-term effect on the fire was used to achieve the goal. The experimental dependences of the extinguishing time and unit consumption of the extinguishing powder on the intensity of the powder supply to the combustion zone in extinguishing of subclass A1 fire in same area and in a limited volume were obtained. The mathematical model of a thermal extinguishing mechanism using dry chemical powder has been developed, taking into account the inertia of heat transfer to powder particles during unsteady heat exchange.Analysis of the regularities of extinguishing the subclass A1 fire using powder with a short feeding it into the fire indicates the presence of optimum values of unity consumption of powder on the fire from the intensity of feeding it into the fire. The presence of this optimum is due to the inertia of extinguishing the subclass A1 fire using powder due to the finiteness of the heat transfer time to the particles of the extinguishing powder and the limited time of interaction of particles with the combustible material.The theoretical analysis of the fire extinguishing process over the area taking into account the inertia of heat transfer to the powder particles at non-stationary heat exchange are carried out. The results of the analysis are in qualitative agreement with the results of the experimental study of the regularities of extinguishing of model fire foci of subclass A1 with General-purpose fire extinguishing powder.Целью работы являлась разработка модели теплового механизма тушения пожара огнетушащим порошком общего назначения с учётом инерционности передачи тепла частицам порошка при нестационарном теплообмене для выявления оптимальных условий тушения порошками пожаров подкласса А1.Достижение поставленной цели осуществлялось методом экспериментального и математического моделирования процесса тушения пожара подкласса А1 огнетушащим порошком общего назначения при кратковременном воздействии на очаг пожара. Получены экспериментальные зависимости времени тушения и удельного расхода огнетушащего порошка от интенсивности подачи порошка в зону горения при тушении пожара подкласса А1 локально по площади и локально в ограниченном объёме.Анализ полученных закономерностей тушения пожара подкласса А1 огнетушащим порошком общего назначения при кратковременном воздействии на очаг возгорания показал наличие оптимальной величины интенсивности подачи огнетушащего порошка в зону пожара, при которой реализуется минимальный удельный расход порошка на тушение пожара. Наличие данного оптимума связано с инерционностью теплового механизма тушения пожара подкласса А1 порошками вследствие конечности времени передачи тепла, запасённого при пожаре, частицам огнетушащего порошка и ограниченности времени взаимодействия частиц с горючим материалом.Проведён теоретический анализ процесса тушения пожара по площади с учётом инерционности передачи тепла частицам порошка при нестационарном теплообмене. Результаты анализа качественно согласуются с результатами экспериментального изучения закономерностей тушения по площади модельных очагов пожара подкласса А1 огнетушащим порошком общего назначения
Качество как субъективно измеряемая величина
Get PDFThe paper identifies the problem of ensuring the reliability of measurement results of quality characteristics as subjective values and their correct application in logical and mathematical models of making decisions. The purpose of this study is to increase the reliability of expert evaluation of individual characteristics of the quality of processes, products, systems.The article describes basic methodological approaches to subjective measurements represented by the classical, operational and representational theories of measurement. The most acceptable for the purposes of ensuring the reliability of the expert evaluation of the single quality characteristics a representative theory, suggesting that the subjective value can be measured only in nominal or ordinal scales was determined. The contradiction is established: the possibility of measuring of single quality characteristics in the ordinal scale does not meet the needs of specialists in the field of quality, whouse subjective measurements to solve problems of analysis and decision-making, requiring the use of logical and mathematical models; in that way estimates should be expressed at least in the interval scale. The article substantiates the best solution of this problem by use of the rating scale which has properties of both ordinal and interval scales.Within the framework of the expert methods of quality measurements development two fundamental elements of the methodology of subjective measurements of subjective values from the standpoint of representative theory are formulated: 1) the rating scale as a modified scale of ranks, 2) the method of organization of the measurement process as a method of alternative assessment of expert preferences.Much attention is given to axiomatic of the rating scale having properties of both ordinal and interval scales. The algorithm of implementation of alternative assessment's of expert preferences method which is based on a special two-stage plan of alternative expert survey and statistical criterion of preferences' stability was suggested. In conjunction, the methodologies of subjective measurements of subjective values ensure the correctness of the rating scale's formation and conversion of the values of quality characteristics in the form of ratings in the corresponding values expressed at least in the scale of intervals.Идентифицирована проблема обеспечения достоверности результатов измерений характеристик качества как субъективных величин и их корректного применения в логико-математических моделях принятия решений. Целью данной работы являлось повышение достоверности экспертного оценивания единичных характеристик качества процессов, продукции, систем.Рассмотрены основные методологические подходы к субъективным измерениям, представленным классической, операциональной и репрезентативной теориями измерений. Наиболее приемлемой для целей обеспечения достоверности экспертного оценивания единичных характеристик качества определена репрезентативная теория, предполагающая, что измерить субъективную величину можно только в номинальной или порядковой шкалах. Установлено противоречие: возможности измерения единичных характеристик качества в порядковой шкале не соответствуют потребностям специалистов в области качества, использующих субъективные измерения для решения задач анализа и принятия решений, требующих применения логико-математических моделей; оценки должны быть выражены минимум в шкале интервалов. Обосновано наилучшее решение данной проблемы в использовании шкалы рейтингов, обладающей свойствами как порядковой, так и интервальной шкал.В рамках проекта развития экспертных методов измерения качества сформулированы два фундаментальных элемента методологии субъективных измерений субъективных величин с позиций репрезентативной теории: 1) шкала рейтингов как модифицированная шкала рангов, 2) метод организации процесса измерения как метод альтернативного оценивания предпочтений эксперта.Представлена аксиоматика шкалы рейтингов, обладающей свойствами как порядковой, так и интервальной шкал. Предложен алгоритм реализации метода альтернативного оценивания предпочтений эксперта, в основу которого положен специальный двухэтапный план альтернативного опроса эксперта и статистический критерий устойчивости предпочтений. В совокупности методология субъективных измерений субъективных величин обеспечивает корректность формирования шкалы рейтингов и преобразования значений характеристик качества в виде рейтингов в соответствующие значения величин, выраженных как минимум в шкале интервалов
Измерение и анализ в реальном времени локальных повреждений при износоусталостных испытаниях
Get PDFIn rolling fatigue tests the approach of the axes is usually measured once per cycle or for several loading cycles because of the difficulties of processing a large amount of data in multi-cycle testing. The aim of this work was the development and tests of smoothing model for measured by the SZ-01 center time series experimental data using wavelet transform.With the help of the SZ center, the frictional moment in the roller/shaft system was measured allowing for studying the change in the coefficient of rolling resistance as a function of the level of the contact and non-contact bending load during wear-fatigue tests. Also the axes approach of the contacting bodies (roller and shaft) was measured at eight points on the raceway circumference in one cycle. This allowed studying the heterogeneity of local damages under conditions of rolling and mechano-rolling fatigue. When developing a software module for smoothing a large amount of experimental data from the test center, various methods of time series smoothing were used: moving average; exponential moving average; wavelet transform and moving average applied to the differences of the wavelet coefficients; wavelet transform and exponential moving average applied to the difference of the wavelet coefficients.The results of numerical simulation showed that the best approximation to the original series was provided by the wavelet transform using an exponential moving average to smooth the differences between the coefficients of the wavelet transform.The use of a software module based on this model in SZ-01 center allowed smoothing the time series characterizing the change of roller and shaft axes approach and torque.При испытаниях на контактную усталость обычно измеряют сближение осей один раз за цикл или за несколько циклов нагружения из-за трудности обработки большого количества данных при многоцикловых испытаниях. Целью работы являлась разработка и апробация в режиме реального времени модели сглаживания измеряемых центром SZ-01 в виде временных рядов экспериментальных данных с использованием вейвлет-преобразования.С помощью центра SZ во время износоусталостных испытаний был измерен момент трения в системе ролик/вал, что позволило изучить изменение коэффициента сопротивления качению в зависимости от уровня контактной и бесконтактной изгибающей нагрузки. Также измерялась величина сближения осей контактирующих тел (ролика и вала) в восьми точках на окружности дорожки качения за один цикл, что позволило изучить неоднородность локальных повреждений в условиях контактной и контактно-механической усталости. При разработке программного модуля для сглаживания большого объема экспериментальных данных, поступающих от испытательного центра, использовались различные методы сглаживания временных рядов: скользящая средняя; экспоненциальная скользящая средняя; вейвлет-преобразование и простая скользящая средняя, примененная к разностям вейвлет-коэффициентов; вейвлет-преобразование и экспоненциальная скользящая средняя, примененная к разностям вейвлет-коэффициентов.Результаты численного моделирования показали, что наилучшее приближение к исходному ряду дает вейвлет-преобразование с использованием экспоненциальной скользящей средней для сглаживания разностей между коэффициентами вейвлет-преобразования.Применение программного модуля, основанного на данной модели, в центре SZ-01 позволило сгладить временные ряды, характеризующие изменение сближения осей ролика и вала и крутящего момента
Влияние экстракции дырок из базовой области кремниевого p–n–p-транзистора на его реактивный импеданс
Get PDFTransistor structures are the basic elements of integrated circuitry and are often used to create not only transistors themselves, but also diodes, resistors, and capacitors. Determining the mechanism of the occurrence of inductive type impedance in semiconductor structures is an urgent task, the solution of which will create the prerequisites for the development of solid-state analogs of inductors. The purpose of the work is to establish the effect of extraction of non-equilibrium charge carriers from the base region on the reactive impedance of a bipolar p–n–p transistor.Using impedance spectroscopy in the frequency range 20 Hz–30 MHz, the structures based on p–n–p transistors KT814G manufactured by JSC “INTEGRAL” were studied. It is shown that in the transistor structures it is possible to observe the “effect of negative capacitance” (inductive type impedance). It is established that the most probable cause of the inductive type impedance is the accumulation of uncompensated charge of holes in the base, the value of inductive impedance is influenced by both the injection efficiency in the base–emitter junction and the extraction efficiency in the base–collector junction.The results can be applied in the elaboration of technologies for the formation of elements of silicon based integrated circuits with an impedance of inductive type.Транзисторные структуры являются базовыми элементами интегральной схемотехники и часто используются для создания не только собственно транзисторов, но и диодов, резисторов, конденсаторов. Определение механизма возникновения импеданса индуктивного типа в полупроводниковых структурах является актуальной задачей, решение которой создаст предпосылки к разработке твердотельных аналогов катушек индуктивности. Цель работы – установить влияние экстракции неравновесных носителей заряда из базовой области на реактивный импеданс биполярного p–n–p-транзистора.Методом импедансной спектроскопии в интервале частот 20 Hz–30 MHz исследованы структуры на базе p–n–p-транзисторов КТ814Г производства ОАО «ИНТЕГРАЛ». Показано, что в транзисторных структурах возможно наблюдение «эффекта отрицательной ёмкости» (импеданс индуктивного типа). Установлено, что наиболее вероятной причиной возникновения импеданса индуктивного типа является накопление нескомпенсированного заряда дырок в базе, а на величину индуктивного импеданса влияет как эффективность инжекции в переходе база–эмиттер, так и эффективность экстракции в переходе база–коллектор.Результаты работы могут быть использованы при разработке технологий формирования элементов интегральных микросхем на основе кремния с импедансом индуктивного типа