Devices and Methods of Measurements (E-Journal) / Приборы и методы измерений
Not a member yet
490 research outputs found
Sort by
ИЗМЕРЕНИЕ ХОДА ТАРЕЛЬЧАТЫХ ПРУЖИН В СИЛОВЫХ АККУМУЛЯТОРАХ СЕРДЕЧНИКА СТАТОРА ТУРБОГЕНЕРАТОРА С ПОМОЩЬЮ ЕМКОСТНОГО СЕНСОРА
Get PDFThe troubleproof and efficient work of powerful turbogenerators depends on the stability of their main mechanical parameters, which include the stator core pressing. The aim of the work was to describe the possibility of using a multielement capacitive sensor with coplanar electrodes to measure the movement of disk springs of the stabilizer systems power batteries in the turbogenerator stator core.The state of the core pressurizer can be indirectly assessed by measuring the displacement of the disk springs in power accumulators, which are installed on the tightening prism of the core instead of the compression nuts. To measure the movement of springs, a coplanar capacitive sensor with sectoral electrodes built into the power accumulators design is proposed. Each sector contains its own elementary sensor formed by coplanar electrodes. Each elementary sensor in each sector is placed on an annular dielectric plate and is formed by coplanar electrodes that are part of coaxial concentric rings. The sensor consists of a high-potential, low-potential and grounded electrodes. A grounded electrode is located between the high-potential and low-potential electrodes, as well as around them.A simplified analytical calculation model for obtaining the analytical response characteristic of the change in the informative component of the sensor electric capacity on the course of the disk springs in the CA is presented. The reliability of the model and the response characteristics are confirmed experimentally by testing a laboratory prototype of a capacitive sensor.Безаварийная и эффективная работа мощных турбогенераторов в значительной степени зависит от стабильности их основных механических параметров, к которым относится давление прессовки сердечника статора. Целью работы являлось обоснование возможности применения многоэлементного емкостного сенсора с компланарными электродами для измерения хода тарельчатых пружин в силовых аккумуляторах систем стабилизации давления сердечника статора турбогенератора.Состояние прессовки сердечника косвенным образом можно оценить, измеряя ход тарельчатых пружин в силовых аккумуляторах, которые устанавливаются на стяжных призмах сердечника вместо стяжных гаек. Для измерения хода пружин предложено применение компланарного емкостного сенсора с секторальными электродами, который встраивается в конструкцию силовых аккумуляторов. Каждый сектор содержит свой элементарный сенсор, который размещен на кольцевой диэлектрической пластине и образован компланарными электродами, являющимися составной частью соосных концентрических колец, образующих компланарный емкостной сенсор. Сенсор состоит из высокопотенциального, низкопотенциального и заземленного электродов. Заземленный электрод расположен между высокопотенциальным и низкопотенциальным электродами, а также вокруг них.Приведена упрощенная аналитическая модель расчета для получения аналитической зависимости изменения информативной составляющей электрической емкости сенсора от хода тарельчатых пружин в силовых аккумуляторах. Достоверность модели и характеристики зависимости подтверждена экспериментально при испытании лабораторного образца емкостного сенсора
Регенеративный усилитель чирпированных фемтосекундных импульсов на основе кристалла Yb:CALYO для спектроскопии возбуждения-зондирования с высоким временным разрешением
Get PDFDiode-pumped femtosecond chirped pulse regenerative amplifiers based on Yb3+-materials are of practical importance for wide range of scientific, industrial and biomedical applications. The aim of this work was to study the amplification of broadband chirped femtosecond pulses in regenerative amplifier based on Yb3+:CaYAlO4 crystal.Such systems use femtosecond mode-locked lasers as seed pulse sources and amplify nJ-seed pulses to sub-mJ energy range. Most chirped pulse regenerative amplifier systems described in the literature use seed lasers with typical pulse spectral width at the level of 10–15 nm full width at half maximum (FWHM) that limit the seed pulse duration of about 90 fs and amplified pulse duration at the level of 200 fs due to strong influence of gain narrowing effect on the amplified pulse parameters. Yb3+-doped crystals with wide and smooth gain bandwidth as an active medium of chirped femtosecond pulse regenerative amplification systems allow to reduce negative contribution of gain narrowing effect and lead to shortening of amplified pulses. In this research we study the chirped pulse regenerative amplification of broad-band femtosecond pulses (60 nm spectral width FWHM) in the Yb3+:CaYAlO -based chirped pulse regenerative amplifier. Substantial reduction of the amplified pulse duration down to 120 fs (19.4 nm spectral width FWHM) with average power of 3 W at 200 kHz pulse repetition frequency was demonstrated without any gain narrowing compensation technique.The results of experimental investigation of broad-band seeded Yb3+:CaYAlO -based chirped pulse regenerative amplifier are reported for the first time to our knowledge. 120 fs-pulses (19.4 nm FWHM) with average output power of 3 W were demonstrated without any gain narrowing compensation technique. Despite the significant reduction of amplified pulse duration the task of improvement group velocity dispersion balance (including high orders of group velocity dispersion) remains relevant.Регенеративные усилители чирпированных фемтосекундных импульсов на основе материалов с ионами Yb3+ с диодной накачкой нашли широкое применение в различных отраслях науки, производства и медицины. Целью данной работы являлось исследование режима регенеративного усиления широкополосных чирпированных фемтосекундных импульсов в усилителе на основе кристалла Yb3+:CaYAlO . Используя в качестве задающего генератора лазер с пассивной синхронизацией мод, данные системы усиливают импульсы наноджоулевого диапазона энергий до субмилиджоулевого уровня благодаря методике усиления чирпированных импульсов. Большинство описанных в литературе систем усиления используют задающие генераторы, обеспечивающие фемтосекундные импульсы со спектральной полушириной в диапазоне 10–15 нм, что ограничивает минимальную длительность задающих импульсов на уровне 90 фс. В процессе регенеративного усиления длительность усиленных импульсов увеличивается до значений около 200 фс, что связано с сильным негативным влиянием эффекта сужения спектра импульса под воздействием полосы усиления активной среды усилителя. Применение кристаллов, имеющих широкие и гладкие полосы усиления в качестве активных сред систем усиления чирпированных фемтосекундных импульсов широкого спектрального диапазона, позволяет снизить негативный вклад эффекта сужения спектра импульса и приводит к сокращению длительности усиленных импульсов. В работе впервые представлены результаты исследования режима регенеративного усиления широкополосных чирпированных фемтосекундных импульсов в усилителе на основе кристалла Yb3+:CaYAlO . Получены импульсы длительностью 120 фс (спектральная полуширина 19,4 нм) со средней выходной мощностью системы усиления 3 Вт без применения методик компенсации эффекта сужения спектра усиливаемого импульса
МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ДВУХКАНАЛЬНОГО ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРИЦЕЛА
Get PDFThe actual task of the aiming equipment manufacturers is to develop autonomous models of optical sights capable of independently measuring and analyzing input parameters in combat conditions and on their basis to make corrections to the guidance system and aiming mechanisms. The aim of the study was to investigate methods for increasing the efficiency of the dual-channel opto-electronic sight of the DNS-1 model for small arms by analyzing the degree of influence of external environmental factors determining the trajectory of a bullet flight and the accuracy of its hit into the target.The variant of the practical implementation of the DNS-1 sight with an integrated ballistic computer, taking into account: wind speed and direction, target location angle, ambient temperature, relative humidity and atmospheric pressure is considered. Evaluation of the rigidity and stability of the sight design was made when fastening it to the receiver along the «swallowtail» guide and on the «Picatinny» bar. In the variant with Picatinny rail, the loads are smaller and distributed more evenly along the line of the body of the sight. Calculations of the trajectory of the bullet from the cartridge 7Н10 with a caliber of 5.45 mm for the AK74Н at distances of 300 and 1000 m were carried out. At a distance of 300 m and at a value exceeding 53.2 cm, the throwing angle remains practically unchanged and lies within 0.2°. For long distances up to 1000 m, the ballistic angle increases to 3°. A method for measuring wind load using a thermal anemometer based on the Dantec Dynamics 55P11 sensor is proposed. Optimization of the anemometer housing design was performed and wind load simulation was performed, wind field velocity distribution was obtained in the aerodynamic blowdown of the anemometer assembly in the range from 2 to 20 m/s. A method is proposed for measuring the angle of the target site using an accelerometer based on the SCA830-D07 sensor with an accuracy of 0.00179°.The presented research results show the possibility of creating a complex automated fire control system for small arms.Актуальной задачей производителей прицельной техники является разработка автономных моделей оптических прицелов, способных самостоятельно осуществлять измерение и анализ входных параметров в боевых условиях и на их основе вносить корректировки в систему наведения и механизмы прицеливания. Цель работы заключалась в исследовании методов повышения эффективности работы двухканального оптико-электронного прицела модели DNS-1 для стрелкового оружия посредством анализа степени влияния внешних факторов среды определяющих траекторию полета пули и точность ее попадания в цель.Рассмотрен вариант практической реализации прицела DNS-1 со встроенным баллистическим вычислителем, учитывающим: скорость и направление ветра, угол места цели, температуру окружающей среды, относительную влажность и атмосферное давление. Проведена оценка жесткости и устойчивости конструкции прицела при креплении его на ствольной коробке по направляющей «ласточкин хвост» и на планке «Пикатинни». В варианте с планкой Picatinny rail нагрузки составляют меньшую величину и распределяются более равномерно вдоль линии корпуса прицела. Проведены расчеты траектории движения пули от патрона 7Н10 калибром 5,45 мм для АК-74Н на дистанциях 300 и 1000 м. На дистанции 300 м и при величине превышения 53,2 см угол бросания практически не меняется и находится в пределах 0,2°. Для дальних дистанций до 1000 м баллистический угол возрастает до 3°. Предложен метод измерения ветровой нагрузки с применением теплового анемометра на базе датчика Dantec Dynamics 55P11. Выполнена оптимизация конструкции корпуса анемометра и проведено моделирование ветровой нагрузки, получены распределения полей скорости ветра при аэродинамической продувке узла анемометра в диапазоне от 2 до 20 м/с. Предложен метод измерения угла места цели с применением акселерометра на базе датчика SCA830-D07 с точностью 0,00179°. Представленные результаты исследований показывают возможность создания комплексной автоматизированной системы управления огнем для стрелкового оружия
ВЛИЯНИЕ ПЛОТНОСТИ ПОЧВЫ И ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ 134Cs И 137Cs ПО ПРОФИЛЮ ПРИ in situ Измерениях
Get PDFPeriodic radiation monitoring of soils today is a priority task not only for Belarus, but also for Japan, suffered by Fukushima nuclear power plant accident. Use of portable and light spectrometers with ability to perform in situ measurements makes it possible to quickly estimate specific activity of measured radionuclides with required accuracy in particular soil site. Basic information of a gamma radiation source (radionuclides content, effective radius of measurement area and thickness of contaminated layer) can be obtained directly during measurement. The purpose of this research is to test the feasibility of using algorithms for determination of specific activity and thickness of contaminated layer under conditions of soil measurement with variable density parameters and radiocesium distribution in soil.Monte-Carlo simulating allowed to estimate the degree of deviation of the shape of simulated spectra obtained with the use of Monte-Carlo soil model with uniformly distributed radionuclide in it, and for the case when the radionuclide distribution by soil profile can be described by an exponential function. For these cases of natural distribution of radiocesium, the pulse-amplitude spectrum is formed by an effective thickness of the contaminated site, which contains more than 90 % of radionuclides.The developed Monte-Carlo model of a probe and contaminated soil site allows to estimate the effect of the variability of soil density on the total count rate of the pulse-amplitude spectrum. As a result of theoretical estimations, the relationship between the effective radius of contaminated site is determined as a function of soil density.Analysis of the influence of radial zones of the cylindrical gamma source on in situ gamma-spectrometer showed that the main contribution to the total count rate of the pulse-amplitude spectrum is made by the radial zone with radius of up to 40 cm from the center of the probe, regardless of the thickness of the contaminated layer in geometry «Probe is located on the soil surface». A small site facilitates the selection of measurement area of land with a sufficiently flat surface, which is desirable during surveying the territories, especially with complex terrain.Проведение периодического радиационного мониторинга почв на сегодняшний день является одной из приоритетных задач для обеспечения радиационной безопасности не только в Беларуси, пострадавшей от Чернобыльской катастрофы, но и в Японии, территории которой подверглись радиоактивному загрязнению в результате аварии на АЭС Фукусима. Цель настоящей работы заключалась в проверке возможности применения разработанных на основе упрощенной («равномерной») модели алгоритмов определения активности и толщины загрязненного слоя в условиях радиометрии почвенного покрова с вариативными параметрами плотности и распределения радиоцезия по глубине.Использование портативных in situ спектрометров позволяет оперативно оценить удельную активность контролируемых радионуклидов и плотность загрязнения почвы прямо на месте измерения и с необходимой точностью. Основная информация об источнике гамма-излучения (присутствующие радионуклиды, эффективный радиус участка и толщина загрязненного слоя) может быть получена непосредственно по результатам измерения аппаратурного спектра в сравнении с теоретическими (калибровочными) спектрами. Теоретические спектры рассчитывают путем имитационного моделирования процесса in situ измерений активности радионуклидов 134Cs и 137Cs, равномерно распределенных в однородной почвенной среде постоянной плотности. На практике следует учитывать приблизительность принятой модели измерений в отношении реального профиля заглубления радиоактивных загрязнений и изменчивости плотности исследуемых почв.Анализ влияния радиальных зон цилиндрического источника на интегральную скорость счета спектрометра показал, что основной вклад вносят радиальные зоны в радиусе до 40 см от центра устройства детектирования при расположении его на поверхности почвы вне зависимости от толщины загрязненного слоя. Небольшая по площади зона влияния облегчает выбор контролируемых участков земли с достаточно плоской поверхностью, что желательно при обследовании территорий, особенно со сложным рельефом
ИЗМЕРЕНИЕ АМПЛИТУДЫ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ФИБОНАЧЧИ
Get PDFDevelopment of new methods and high-rate means for converting the amplitude of high-frequency periodic signals into a binary code with high speed for solving problems of industrial tomography, radar, radio navigation, during measurements of amplitude-frequency characteristics, measurement of the amplitude of signal generators is relevant in scientific terms and useful in practical applications. The aim of the study was to create a new amplitude meter for high-frequency periodic signals based on the Fibonacci method without converting the AC voltage into an equivalent parameter.Based on the developed algorithm and the equation for converting the amplitude of periodic signals into code using the Fibonacci method, a functional scheme of the amplitude converter has been developed. This made it possible to realize an 8-bit amplitude converter in code on the FPGA Cyclone V series of the Altera company. Amplitude converter of periodic signals into the code based on the Fibonacci method consists of: two comparators, a phase detector, a short pulse shaper, a digital-to-analog converter, a Fibonacci register, an extender, a clock counter, a decoder and an indicator. In the developed meters of the amplitude of the periodic signal, the process of forming the measuring periods and their calculation was applied, this made it possible to avoid the conversion of the alternating voltage into an equivalent parameter. The process of forming measurement periods and their calculation is realized on the basis of a comparator and a counter. The application of the Fibonacci register allowed setting the conversion time at the level of N/f (number of register bits / frequency of the incoming signal). Using the Fibonacci sequence of the pentanacci sequence in the basis of the work of the Fibonacci register allowed obtaining odd code values at its output.Based on the obtained research results, a high-resolution converter of the amplitude of high-frequency periodic signals can be developed into a binary code with high speed for tasks: industrial tomography, radar and radio navigation.Разработка новых методов и высокоразрядных средств преобразования амплитуды высокочастотных периодических сигналов в двоичный код с высоким быстродействием для решения задач промышленной томографии, радиолокации, радионавигации, во время измерений амплитудночастотных характеристик, измерений амплитуды генераторов сигналов является актуальным в научном отношении и полезным в практическом применении. Целью данной работы было создание нового измерителя амплитуды высокочастотных периодических сигналов на основе метода Фибоначчи без преобразования переменного напряжения в эквивалентный параметр.На основе разработанного алгоритма и уравнения преобразования амплитуды периодических сигналов в код с использованием метода Фибоначчи разработана функциональная схема преобразователя амплитуды. Это позволило реализовать 8-разрядный преобразователь амплитуды в код на программируемой логической интегральной схеме серии Cyclone V фирмы Altera.Преобразователь амплитуды периодических сигналов в код на основе метода Фибоначчи состоит из: двух компараторов, фазового детектора, формирователя коротких импульсов, цифроаналогового преобразователя, регистра Фибоначчи, екстрематора, счетчика тактовых импульсов, дешифратора и индикатора. В разработанном измерителе амплитуды периодического сигнала были применены процесс формирования измерительных периодов и их подсчет, что позволило избежать преобразования переменного напряжения в эквивалентный параметр. Процесс формирования измерительных периодов и их подсчет реализованы на основе компаратора и счетчика. Применение регистра Фибоначчи позволило установить время преобразования на уровне N/f (количество разрядов регистра/частота входящего сигнала). Использование в основе работы регистра Фибоначчи последовательности пентаначчи позволило получить нечетные значения кода на его выходе.На основе полученных результатов исследований может быть разработан высокоразрядный преобразователь амплитуды высокочастотных периодических сигналов в двоичный код с высоким быстродействием для задач промышленной томографии, радиолокации и радионавигации
ОБОБЩЕННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ КАЛИБРОВКИ И НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МНОГОПОЛЮСНИКОВ
Get PDFThe quality of measuring systems of the microwave range, including vector network analyzers, largely depends on the reliability of calibration procedures and direct measurements, which allow to take into account information about the reproducible errors of measuring systems for subsequent correction. The aim of the paper is mathematical modeling of the errors of the measuring system for the generalized case for 2-n pole device.The problems of increasing the accuracy of measuring microwave systems due to compensation of systematic errors determined during calibration are considered. Calibration of measuring systems and correction of the results of direct measurements based on calibration results require the use of appropriate mathematical models of errors. Mathematical models of errors are represented in the form of multipolar errors, included between the object of measurement and the measuring system, which is assumed to be ideal, free of errors. The article proposes a generalized mathematical model of errors, described by a network of errors containing n ports connected to the n-port measuring system, and n ports connected to the n port of the measurement object. To obtain in general form the calibration equation for the 2n-port model of the error multipolar network, its transmission wave matrix [T], recorded in a cellular form, was used, and then a relationship was found between the measurement result in a matrix form with the cellular wave matrix T. A solution for finding the error matrix of matrix equation that connects the matrices known from the results of the corresponding attestation for the standards with the results of measurements during calibration in the matrix form. When solving this equation, a matrix product of «sandwich» type appears due to the cellular wave matrix [T]. The solution is possible when using the Kronecker product of two matrix, the matrix translation operator, the RS operator of the matrix, and the Gaussian elimination method. An equation is obtained for reconstructing the actual values of the scattering matrix of the measurement object, starting from the results of direct measurements in the matrix form and the error matrix. When solving the reconstruction equation, it is advisable to use a matrix inverse to the transmission matrix [T].The developed generalized mathematical model can be used, for example, when it is necessary to measure the parameters of complex microwave devices made on boards (wafer), with probe transitions to measuring ports, where it is important to consider the presence of additional microwave power leaks between ports.Качество измерительных систем сверхвысокочастотного диапазона, в том числе векторных анализаторов цепей, во многом зависит от достоверности процедур калибровок и непосредственных измерений, которые позволяют учесть информацию о воспроизводимых погрешностях измерительных систем для последующей корректировки. Целью работы являлось математическое моделирование погрешностей измерительной системы для обобщенного случая – 2n-полюсника.Рассмотрены вопросы повышения точности измерительных сверхвысокочастотных систем за счет компенсации систематических погрешностей, определяемых при калибровке. Калибровка измерительных систем и корректировка результатов непосредственных измерений по результатам калибровки требуют использования соответствующих математических моделей погрешностей. Математические модели погрешностей представляются в виде многополюсников погрешностей, включаемых между объектом измерения и измерительной системой, которая предполагается идеальной, т.е. свободной от погрешностей.В статье предложена обобщенная математическая модель погрешностей, описываемая многополюсником погрешностей, содержащим n портов, соединяемых с n-портовой измерительной системой, и n портов, соединяемых с n портом объекта измерения. Для получения в общем виде уравнения калибровки для 2n-портовой модели многополюсника погрешностей использована его волновая матрица передачи [Т], записанная в клеточном виде, а затем найдена связь между результатом измерений в матричном виде с клеточной волновой матрицей Т. Рассмотрено решение для нахождения матрицы погрешностей матричного уравнения, связывающего известные по результатам соответствующей аттестации матрицы для эталонов с результатами измерений при калибровке в матричном виде. При решении этого уравнения из-за клеточной волновой матрицы [Т] появляется матричное произведение «сэндвичного» типа. Решение возможно при использовании кронекеровского произведения двух матриц, оператора перемещения матрицы, RS-оператора матрицы, а также метода исключения Гаусса. Получено уравнение восстановления действительных значений матрицы рассеяния объекта измерения, исходя из результатов непосредственных измерений в матричном виде и матрицы погрешностей. При решении уравнения восстановления целесообразно использовать матрицу, инверсную к матрице передачи [Т].Разработанная обобщенная математическая модель может быть использована, например, при необходимости измерения параметров сложных СВЧ устройств, выполненных на платах (подложках), с переходами-зондами к измерительным портам, где важно учитывать наличие дополнительных утечек СВЧ мощности между портами
ВЛИЯНИЕ ПРОФИЛЯ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА НА СВЕТОРАССЕЯНИЕ КОЖЕЙ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ФОТОМЕТРИИ ЭЛЛИПСОИДАЛЬНЫМИ РЕФЛЕКТОРАМИ
Get PDFThe correct accounting of laser emitter parameters for improvement of diagnostic authenticity of methods of optical biomedical diagnostic is important problem for applied biophotonic tasks. The purpose of the current research is estimation of influence of energy distribution profile in transversal section of laser beam on light scattering by human skin layers at photometry by ellipsoidal reflectors.Biomedical photometer with ellipsoidal reflectors for investigation of biological tissue specimens in transmitted and reflected light uses laser probing radiation with infinitely thin, Gauss-type and uniform cross-section profile. Distribution of beams with denoted profiles, which consist of 20 million photons with wavelength 632.8 nm, was modeled by using of Monte-Carlo simulation in human skin layers (corneous layer, epidermis, derma and adipose tissue) of various anatomic thickness and with ellipsoidal reflectors with focal parameter equal to 16.875 mm and eccentricity of 0.66.The modeling results represent that illuminance distribution in zones of photometric imaging is significantly influenced by the laser beam cross-section profile for various thickness of corneous layer and epidermis in transmitted and reflected light, and also derma in reflected light. Illuminance distribution for adipose tissue in reflected and transmitted light, and also derma in transmitted light, practically do not depend of laser beam profile for anatomic thicknesses, which are appropriate for human skin on various sections of body.There are represented results of modified Monte-Carlo simulation method for biomedical photometer with ellipsoidal reflectors during biometry of human skin layers. For highly scattered corneous layer and epidermis the illumination of middle and external rings of photometric images changes depending from the laser beam profile for more than 50 % in transmitted and 30 % in reflected light. For weakly scattering skin layers (derma and adipose layer) the influence of profile can be observed only for derma in reflected layer and is equal not more than 15 %. Корректный учет параметров лазерного излучателя для повышения диагностической достоверности методов оптической биомедицинской диагностики является важным для прикладных задач биофотоники. Целью данной работы являлась оценка влияния профиля распределения энергии в поперечном сечении лазерного пучка на светорассеянье слоями кожи человека при фотометрии эллипсоидальными рефлекторами.Биомедицинский фотометр с эллипсоидальными рефлекторами для исследования образцов биологических тканей в проходящем и отраженном свете использует в качестве зондирующего лазерное излучение бесконечно тонкого, гауссового и равномерного профиля поперечного сечения. Распространение пучков обозначенных профилей, состоящих из 20 млн фотонов с длиной волны 632,8 нм, было промоделировано путем симуляции Монте-Карло в слоях кожи человека (роговом слое, эпидермисе, дерме и подкожной жировой ткани) различной анатомической толщины и эллипсоидальных рефлекторах с фокальным параметром 16,875 мм и эксцентриситетом 0,66.Результаты моделирования показали, что распределение освещенности в зонах поля фотометрических изображений для различных толщин рогового слоя и эпидермиса в проходящем и отраженном слое, а также дермы в отраженном свете существенно подвержены влиянию профиля поперечного сечения лазерного пучка. Распределение освещенности для подкожной жировой ткани в отраженном и проходящем свете, а также дермы в проходящем свете, практически не зависят от профиля лазерного пучка для анатомических толщин, свойственных коже человека на различных участках тела.Представлены результаты модифицированного метода симуляции Монте-Карло для биомедицинского фотометра с эллипсоидальными рефлекторами при биометрии слоев кожи человека. Для сильно рассеивающих рогового слоя и эпидермиса освещенность среднего и внешнего колец фотометрических изображений изменяется в зависимости от профиля лазерного пучка более чем на 50 % в прошедшем свете и 30 % – в отраженном. Для слабо рассеивающих слоев кожи (дермы и подкожной жировой ткани) влияние профиля заметно только для дермы в отраженном слое и не превышает 15 %
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ДВОИЧНЫХ ДАННЫХ ПО ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОМУ КАНАЛУ СВЯЗИ
Get PDFWhen transferring data over optical fiber communication channels, it is required to provide data security and the authenticity of their source. To limit the access to the data for a third party, there can be applied quantum-cryptographical systems which are supposed to transfer every data bit by means of low power optical signals containing radiation photons the number of which could be in the range from 10 to 1, however, are far from being perfect and suffer from shortcomings, the main of which being a large number of errors due to the depolarization effect of optical radiation. The aim of this work was, therefore, to create device for sending and receiving confidential data which could provide complete security of transferred data, inherent to quantum-cryptographical communication systems at the same time could have a low number of such errors.A device for quantum-cryptographic communication system with a photon counter applied as a receiving module has been proposed. The possibility to use silicon avalanche photodetectors operating in the photon counting mode for confidential information transmission systems and defining authenticity of the source of transmitted information has been shown.I develop modern optical fiber communication system incorporating avalanche photodetector photon counter as a receiving module, that allow to detect unauthorized access to information and violation of its integrity and speed up the exchange of information in comparison with well-known quantum-cryptographical communication systems.При передаче информации по волоконно-оптическим каналам связи необходимо обеспечить ее конфиденциальность и определять подлинность источника информации. Абсолютная скрытность информации от доступа третьих лиц, которым она не предназначена, может быть реализована путем использования квантово-криптографических систем, которые предполагают передачу каждого бита при помощи маломощных оптических сигналов, содержащих от десятка до отдельных фотонов излучения, однако характеризуются большим количеством ошибок вследствие эффекта деполяризации оптического излучения. Поэтому цель работы – создать устройство для передачи и приема конфиденциальных данных, которое бы обеспечивало абсолютную скрытность передаваемой информации, присущую квантово-криптографическим системам связи, и вместе с тем имело малое количество таких ошибок.Предложено устройство для систем квантово-криптографической связи, в котором в качестве приемного модуля использовался счетчик фотонов. Продемонстрирована возможность применения кремниевых лавинных фотоприемников в режиме счета фотонов для систем передачи конфиденциальной информации, определяющих подлинность источника передаваемой информации.Разработанная система волоконно-оптической связи, содержащая в качестве приемного модуля счетчик фотонов на базе лавинного фотоприемника, позволяет обнаружить несанкционированный доступ к информации и нарушение ее целостности и ускорить процесс обмена информацией, в сравнении с известными квантово-криптографическими системами связи
РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КРЕМНИЕВОГО ДИОДА, СОДЕРЖАЩЕГО В СИММЕТРИЧНОМ p–n-ПЕРЕХОДЕ δ-СЛОЙ ТОЧЕЧНЫХ ТРЕХЗАРЯДНЫХ ДЕФЕКТОВ
Get PDFThe study of semiconductor materials and devices containing a narrow layer of impurity atoms and/or intrinsic point defects of the crystal lattice is of fundamental and practical interest. The aim of the study is to calculate the electric parameters of a symmetric silicon diode, in the flat p–n-junction of which a δ-layer of point triple-charged t-defects is formed. Such a diode is called p–t–n-diode, similarly to p–i–n-diode.Each t-defect can be in one of the three charge states (−1, 0, and +1; in the units of the elementary charge). It is assumed that at room temperature all hydrogen-like acceptors in p-region and hydrogen-like donors in n-region are ionized. It was assumed that the cross-section for v-band hole capture on t-defects is greater than the cross-section for c-band electron capture on t-defects.The system of stationary nonlinear differential equations, which describe in the drift-diffusion approximation a migration of electrons and holes in semiconductors, is solved numerically. The static capacityvoltage and current-voltage characteristics of the silicon diode with nondegenerate regions of pand n-type of electrical conductivity are calculated for forward and reverse electric bias voltage.It is shown by calculation that in the p–t–n-diode containing the δ-layer of t-defects, at the forward bias a region of current density stabilization occurs. At the reverse bias the current density in such a diode is much greater than the one in a p–n-diode without t-defects. With the reverse bias the capacitance of the p–t–n-diode, in contrast to the p–n-diode, increases at first and then decreases.Научный и практический интерес представляет изучение полупроводниковых материалов и приборов с узким слоем атомов примесей и/или собственных точечных дефектов кристаллической решетки. Цель работы – рассчитать электрические параметры симметричного кремниевого диода, в плоском p–n-переходе которого сформирован δ-слой точечных трехзарядных t-дефектов. Такой диод называется p–t–n-диодом, подобно p–i–n-диоду.Каждый t-дефект может находиться в одном из трех зарядовых состояний (−1, 0, +1; в единицах элементарного заряда). Считается, что при комнатной температуре все водородоподобные акцепторы в p-области и водородоподобные доноры в n-области ионизованы. Принималось, что сечение захвата дырок v-зоны на t-дефекты больше сечения захвата электронов c-зоны на t-дефекты.Численно решена система cтационарных нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих в дрейфово-диффузионном приближении миграцию электронов и дырок в полупроводниках. Рассчитаны статические вольт-фарадные и вольт-амперные характеристики кремниевого диода с невырожденными областями p- и n-типа электропроводности при прямом и обратном электрическом напряжении смещения.Расчетным путем показано, что в p–t–n-диоде, содержащем δ-слой t-дефектов, при прямом смещении имеется участок стабилизации плотности тока. При обратном смещении плотность тока в таком диоде много больше, чем в p–n-диоде без t-дефектов. При увеличении обратного смещения емкость p–t–n-диода, в отличие от p–n-диода, вначале увеличивается, а затем уменьшается
Применение метода дифракции обратно рассеянных электронов в исследованиях микроструктуры при определении причин разрушения металлических конструкций
Get PDFThe application of the diffraction method for backscattered electrons allows us to take a fresh look at the structural changes in the material as a whole and on the processes of destruction of metal structures in particular. The aim of this work was to apply the method of diffraction of backscattered electrons to reveal the characteristic distinctive features of the structure of the material in areas under the fracture and away from it.The diffraction of backscattered electrons is a method that allows one to determine the orientation of individual grains, the local texture, and also to identify the phases in the sample under research. This method can determine local and general deformations, the number of recrystallized and deformed grains, the size and misorientation of grains, etc.The results of a study of the mast fragment of the unit for drilling and repairing wells with a carrying capacity of 200 tons (APC-200) are presented with the establishment of characteristic structural differences between the sites under the fracture and away from it.The appearance and development of a subgrain structure at the site under the slope is established. It is shown that the material of the mast was made of rolled metal, for which no additional heat treatment was carried out, and destruction could occur at almost any point.Применение метода дифракции обратно рассеянных электронов позволяет по-новому взглянуть на структурные изменения материала в целом и на процессы разрушения металлических конструкций в частности. Целью данной работы являлось применение метода дифракции обратно рассеянных электронов для выявления характерных отличительных особенностей строения материала на участках под изломом и вдали от него.Дифракция обратно рассеянных электронов является методом, который позволяет определить ориентировки индивидуальных зерен, локальную текстуру, а также идентифицировать фазы в исследуемом образце. Этим методом можно определить локальные и общие деформации, количество рекристаллизованных и деформированных зерен, размер и разориентацию зерен и др.Представлены результаты исследования фрагмента мачты агрегата для бурения и ремонта скважин грузоподъемностью 200 т (АРС-200) с установлением характерных структурных различий между участками под изломом и вдали от него.Установлено появление и развитие субзеренной структуры на участке под изломом. Показано, что материал мачты изготавливался из проката, для которого не проводили дополнительной термообработки, и разрушение могло произойти практически в любой точке