Devices and Methods of Measurements (E-Journal) / Приборы и методы измерений
Not a member yet
490 research outputs found
Sort by
Повышение качества поверхности металлических зеркал-отражателей при наноразмерной алмазной лезвийной обработке
Get PDFImproving the technology of diamond turning of aluminum alloys is of great importance for expanding the application areas of metal-optical products based on aluminum in aerospace technology. The aim of this work was to study the effect of surface inhomogeneities of the initial aluminum alloy substrates on their optical and mechanical characteristics and to determine ways of improving the quality of aluminum reflector mirrors manufactured using nanoscale single point diamond turning. The investigated reflector mirrors were made from AMg2 aluminum alloy. The optical surface treatment was carried out on a precision turning lathe with an air bearing spindle using a special diamond cutter with a blade radius of ≤ 0.05 μm. The analysis of the surface structure of the AMg2 alloy substrates was carried out by scanning electron microscopy / electron microprobe. The quality control of the surface treatment of the manufactured reflector mirrors was carried out by atomic force microscopy. The reflectivity and radiation resistance of these samples were also investigated.It is shown that an important problem in the manufacture of optical elements from aluminum alloys is the inhomogeneity of the structure of the initial material, associated with the presence of intermetallic inclusions. Heat treatment of the AMg2 alloy substrates at T ≥ 380 °C makes it possible to improve the quality of surface and the radiation resistance of aluminum mirrors both by removing mechanical stresses and by partially homogenizing the starting material. The optimum is heat treatment at the maximum allowable temperature for the AMg2 alloy T = 540 ºС, as a result of which there is a complete disappearance of intermetallic inclusions with an increased magnesium content. The use of high-temperature heat treatment of AMg2 alloy substrates allows, in comparison with unannealed samples, to reduce the surface roughness from 1.5 to 0.55 nm, to increase the reflectivity of mirrors at a wavelength of 1064 nm from 0.89 to 0.92, and to increase the laser damage threshold from 3.5 to 5 J / cm2.Совершенствование технологии алмазного точения алюминиевых сплавов имеет важное значение для расширения областей применения металлооптических изделий на основе алюминия в авиационно-космической технике. Целью настоящей работы являлось исследование влияния неоднородностей структуры поверхности исходных подложек из алюминиевого сплава на их оптические и механические характеристики и определение путей повышения качества алюминиевых зеркал-отражателей, изготавливаемых с использованием наноразмерной алмазной лезвийной обработки.Исследованные зеркала-отражатели изготавливались из алюминиевого сплава АМг2. Оптическая обработка поверхности производилась на прецизионном токарном станке со шпинделем на воздушном подшипнике с использованием специального алмазного резца с радиусом закругления лезвия менее 0,05 мкм. Анализ структуры поверхности подложек из сплава АМг2 проводился методами растровой электронной микроскопии/электронного микрозонда. Контроль качества обработки поверхности изготовленных зеркал-отражателей осуществлялся методом атомно-силовой микроскопии. Исследовались также отражательная способность и лучевая прочность данных образцов.Показано, что важной проблемой при изготовлении оптических элементов из алюминиевых сплавов является неоднородность структуры исходного материала, связанная с наличием интерметаллидных включений. Термообработка подложек из сплава АМг2 при Т ≥ 380 °С позволяет улучшить качество обработки поверхности и лучевую прочность алюминиевых зеркал как за счёт снятия механических напряжений, так и за счёт частичной гомогенизации исходного материала. Оптимальной является термообработка при максимально допустимой для сплава АМг2 температуре Т = 540 ºС, в результате которой происходит полное исчезновение интерметаллидных включений с повышенным содержанием магния. Применение высокотемпературной термообработки подложек позволяет, по сравнению с неотожжёнными образцами, снизить шероховатость поверхности с 1,5 до 0,55 нм, повысить отражательную способность зеркал на длине волны 1064 нм с 0,89 до 0,92 и повысить лучевую прочность с 3,5 до 5 Дж/см2
Композиционно неупорядоченные активированные ионами церия кристаллы типа граната для более ярких и быстрых сцинтилляций
Get PDFCe-doped tetracationic garnets (Gd, M)3Al2Ga3O12(M = Y, Lu) form a family of new multipurpose promising scintillation materials. The aim of this work was to evaluate the scintillation yield in the materials of quaternary garnets activated by cerium ions with partial isovalent substitution of the matrix-forming gadolinium ions by yttrium or lutetium ions.Materials were obtained in the form of polycrystalline ceramic samples, and the best results were shown by samples obtained from the raw materials produced by the coprecipitation method. It was found that ceramics obtained from coprecipitated raw materials ensure a uniform distribution of activator ions in the multi-cationic matrices, which enables the high light yield and fast scintillation kinetics of the scintillation. It was demonstrated that the superstoichiometric content of lutetium/gadolinium in the material is an effective method to suppress phosphorescence accompanied scintillation. For ceramics with the composition (Gd, Lu)3Al2Ga3O12 , a scintillation yield of more than 50.000 ph/MeV was achieved. The scintillation kinetics was measured to be close to the kinetics with a decay constant of 50 ns.In terms of the set of the parameters, the developed scintillation materials are close to the recently developed alkali halide materials LaBr3:Ce, GdBr3:Ce. Moreover, they have high mechanical hardness, are characterized by the absence of hygroscopicity, and are better adapted to the manufacture of pixel detectors used in modern devices for medical diagnostics.Четырёхкатионные гранаты (Gd, M)3Al2Ga3O12(M = Y, Lu), легированные ионами Ce, формируют семейство новых многоцелевых перспективных сцинтилляционных материалов. Целью работы являлось проведение оценки выхода сцинтилляций в сцинтилляционных материалах четверных гранатов, активированных ионами церия при частичной изовалентной замене матрицеобразующих ионов гадолиния ионами иттрия или лютеция.Материалы были получены в виде поликристаллических пластин, причём наилучшие результаты показали образцы, полученные из сырья, произведённого методом соосаждения. Установлено, что керамика, полученная из соосаждённого сырья, обеспечивает однородность распределения активаторных ионов в многокатионных матрицах. Это, в свою очередь, обеспечивает достижение высокого световыхода и быстрой кинетики сцинтилляции. Показано, что сверхстехиометрическое содержание лютеция/гадолиния в материале для изготовления керамики является эффективным средством подавления фосфоресценции. Для керамики состава (Gd, Lu)3Al2Ga3O12 достигнут выход сцинтилляций более 50000 фот./МэВ, а усреднённая константа затухания кинетики сцинтилляций близка к 50 нс.По совокупности параметров разработанные сцинтилляционные материалы близки к недавно разработанным щелочно-галоидным материалам LaBr3:Ce, GdBr3:Ce, к тому же обладают высокой твёрдостью, характеризуются отсутствием гигроскопичности и лучше приспособлены к изготовлению пиксельных детекторов, используемых в современных устройствах для медицинской диагностики
Влияние геометрии и граничных условий в области сцепления материалов на рассеяние ультразвуковых волн. Ч. 1. Теоретическое моделирование
Get PDFThe improvement of efficiency, reliability and productivity of ultrasonic testing of objects with cohesion between materials connected by welding, soldering, gluing, etc. is 'an important problem of the modern production technologies. The purpose of the paper is to determine in 3D space the conditions for increasing the sensitivity and reliability of the flaw detection in the cohesion zone between materials when the form of defect interface can be different.In the first part of the theoretical study the features of the formation of the acoustic fields of ultrasonic waves scattered from solid's interface when spot of an acoustic beam crosses the boundary of the defective region in the shape of an ellipse or a long strip have been investigated. In this case, the boundary conditions in the defect area change discretely or linearly.It was suggested to use a phase shift between reflected waves from the defect and defect-free interfaces as the more informative parameter depending on the cohesion between materials. There is shown that there are conditions to achieve sufficiently high sensitivity detection of interface defects when the scattered waves receiving are to be at angles outside the main directivity lobe of the scattering field pattern. The evolution features of the scattering field structure which are needed for the development of the method of evaluation the cohesion of materials has been got.Повышение эффективности, надёжности и производительности ультразвукового контроля соединения материалов сваркой, пайкой, склеиванием и др. является важной народнохозяйственной задачей. Цель работы состояла в установлении условий повышения чувствительности и достоверности обнаружения дефектов сцепления материалов на основе моделирования полей ультразвуковых мод, рассеянных дефектами разной геометрии.Впервые в максимальном приближении выполнен расчёт и анализ полей рассеяния ультразвуковых волн при перемещении пятна акустического луча в виде эллипса или длинной полосы относительно дефектной области с дискретными и плавно изменяющимися в ней граничными условиями. Для характеристики последних с точки зрения взаимодействия упругой волны с границей сред предложено использовать преимущественно фазовый сдвиг θ между волнами, рассеянными от дефектной и бездефектной границы, существенно сказывающийся на изменении параметров результирующего поля рассеяния в его периферийной зоне. Т. е., θ является важным параметром, характеризующим степень сцепления материалов и оказывающим превалирующее влияние на чувствительность предлагаемого метода обнаружения слабо выявляемых дефектов.Установлены особенности эволюции структуры полей рассеяния, являющиеся первичными для разработки методик контроля сцепления материалов предложенным методом. При достаточно малых значениях угла приёма ультразвуковых колебаний в меридиональной плоскости максимум чувствительности измерений достигается в динамическом режиме и приёме рассеянных волн под азимутальными углами, соответствующими 1-му экстремуму диаграммы направленности поля рассеяния опорного акустического луча
Алгоритм управления беспилотными летательными аппаратами в процессе визуального сопровождения объектов с изменяемой траекторией движения
Get PDFThe purpose of the research was to create an algorithm for determining and correcting the output parameters of the navigation module and the flight-navigation complex of unmanned aerial vehicles which provides control of an aviation gyro-stabilized platform with a multispectral optoelectronic system during flight and tracking various objects of observation.Principles of control of an aviation technical vision system located on an unmanned aerial vehicle on a two-degree gyro-stabilized platform with the possibility of full turn around two perpendicular axes along the course and pitch are considered. Stability of tracking of observation objects at a distance of up to 10000 m is ensured by the use of a multispectral optoelectronic system including a rangefinder, thermal imaging and two visual channels.Analysis of the object of observation and the method of its support are carried out. An algorithm is proposed for integrating a Global Navigation Satellite System and a strapdown inertial navigation system based on the extended Kalman filter which includes two stages of calculations, extrapolation (prediction) and correction. Specialized software in the FreeRTOS v9.0 environment has been developed to obtain a navigation solution: latitude, longitude and altitude of the unmanned aerial vehicle in the WGS-84 coordinate system, as well as the pitch, heading and roll angles; north, east and vertical components of velocities in the navigation coordinate system; longitudinal, vertical and transverse components of free accelerations and angular velocities in the associated coordinate system based on data from the receiving and measuring module of the Global Navigation Satellite System and data from the 6-axis MEMS sensor STIM300.Рассмотрены принципы управления авиационной системой технического зрения, размещённой на беспилотном летательном аппарате на двухстепенной гиростабилизированной платформе с возможностью полного разворота вокруг двух перпендикулярных осей по курсу и тангажу. Устойчивость сопровождения объектов наблюдения на расстоянии до 10000 м обеспечивается применением мультиспектральной оптико-электронной системы, включающей дальномерный, тепловизионный и два визуальных канала.Выполнен анализ объекта наблюдения и методика его сопровождения. Предложен алгоритм интеграции спутниковой радионавигационной системы и бесплатформенной инерциальной навигационной системы на основе интегрального фильтра Калмана, предусматривающей две стадии вычислений: экстраполяцию (предсказание) и коррекцию. В модуль навигации встроено специализированное программное обеспечение для многозадачной операционной системы реального времени FreeRTOS, обеспечивающее получение навигационного решения: широты, долготы и высоты беспилотного летательного аппарата в системе координат WGS-84, а также углов крена тангажа и курса; северной, восточной и вертикальной составляющих скоростей в навигационной системе координат; продольной, вертикальной и поперечной составляющих свободных ускорений и угловых скоростей в связанной системе координат на основе данных от приёмо-измерительного модуля спутниковой радионавигационной системы и данных от 6-осевого МЭМС-датчика STIM 300
Влияние геометрии и граничных условий в области сцепления материалов на рассеяние ультразвуковых волн. Ч. 2. Особенности экспериментального моделирования
Get PDFImproving the efficiency of diagnostics of objects with layered structure as applied to detection of poorly detectable material bonding defects is an important production task. The aim of the work was to experimentally simulate ultrasonic scattering by samples of proposed defect simulator designs with discretely and smoothly varying boundary conditions correlating with the phase response of longitudinal waves during their interaction with the defect boundary of contacting materials.A brief analysis of some methods and means for experimental simulation of the volume and surface wave scattering at the interfaces of contacting materials as applied to improvement of method of detection of poorly detectable adhesion defects of materials proposed earlier was carried out. For this purpose an immersion installation working in the shadow mode and allowing for simulation the spatial fields of scattered longitudinal waves at inhomogeneous or defective adhesion boundaries was developed and constructed. It is assumed that the waves interacting with such a boundary acquire a discrete or smoothly varying phase shift which significantly affects the formation of the scattering field in its peripheral zone. The greater this shift, the stronger these changes are, which can significantly increase the sensitivity of detection of poorly detected defects.In order to increase the efficiency of such inspection and to develop its methodology a new principle of simulation of such defects has been proposed.Experimental study of longitudinal waves scattering using the developed installation and defect simulators, simulating discretely and smoothly changing boundary conditions which are consistent with a change in the phase shift of the scattered waves is carried out. The amplitude dependences of the scattering field vs. the receiving angle received mainly in the range from - 20º to + 20º and the displacement of the simulated defect relative to the axis of the probing acoustic beam were obtained.As it has been established, there is a quality conformity between the calculated and experimental data. The present study is of interest for solving a number of tasks of increasing efficiency of ultrasonic testing of modern objects with layered structure and will contribute to practical application.Повышение эффективности акустической диагностики объектов со слоистой структурой применительно к выявлению слабо выявляемых дефектов сцепления материалов является важной производственной задачей. Цель работы состояла в экспериментальном моделировании рассеяния ультразвуковых волн на образцах предложенных конструкций имитаторов дефектов с дискретно и плавно изменяющимися граничными условиями, коррелирующими с фазовой характеристикой продольных волн в процессе их взаимодействия с дефектной границей контактирующих материалов.Проведён краткий анализ некоторых методов и средств экспериментального моделирования рассеяния объёмных и поверхностных волн на границах контактирующих материалов применительно к совершенствованию метода обнаружения слабо выявляемых дефектов сцепления (адгезии) материалов. Для этого разработана и изготовлена иммерсионная установка, работающая в теневом режиме и позволяющая моделировать пространственные поля рассеянных продольных волн на неоднородной или дефектной границе сцепления материалов. Как предполагается, взаимодействующие с такой границей волны приобретают дискретный или плавно изменяющийся фазовый сдвиг, существенно сказывающийся на формировании поля рассеяния в его периферийной зоне. Увеличение же этого сдвига позволяет значительно повысить чувствительность обнаружения слабо выявляемых дефектов.Проведено экспериментальное исследование рассеяния продольных волн на разработанной установке и имитаторах дефектов, моделирующих дискретно и плавно изменяющиеся граничные условия, которые согласуются с изменением фазового сдвига рассеиваемых волн. Получены амплитудные зависимости поля рассеяния в зависимости от угла их приема в диапазоне от 20º до + 20º и смещения центра моделируемого дефекта относительно оси зондирующего акустического луча. Как установлено, наблюдается качественное соответствие между расчётными и опытными данными.Настоящие исследования представляют интерес для решения ряда задач по повышению эффективности ультразвукового контроля современных объектов со слоистой структурой и будут способствовать расширению возможностей использования предложенного метода
Схема элемента Пельтье на полупроводниках с прыжковым переносом электронов по дефектам
Get PDFThe study of thermoelectric properties of crystalline semiconductors with structural defects is of practical interest in the development of radiation-resistant Peltier elements. In this case, the spectrum of energy levels of hydrogen-like impurities and intrinsic point defects in the band gap (energy gap) of crystal plays an important role.The purpose of this work is to analyze the features of the single-electron band model of semiconductors with hopping electron migration both via atoms of hydrogen-like impurities and via their own point triplecharged intrinsic defects in the c- and v-bands, as well as to search for the possibility of their use in the Peltier element in the temperature range, when the transitions of electrons and holes from impurity atoms and/or intrinsic defects to the c- and v-bands can be neglected.For Peltier elements with electron hopping migration we propose: (i) an h-diode containing |d1)and |d2)-regions with hydrogen-like donors of two types in the charge states (0) and (+1) and compensating them hydrogen-like acceptors in the charge state (−1); (ii) a homogeneous semiconductor containing intrinsic t-defects in the charge states (−1, 0, +1), as well as ions of donors and acceptors to control the distribution of t-defects over the charge states. The band diagrams of the proposed Peltier elements in equilibrium and upon excitation of a stationary hopping electric current are analyzed.A model of the h-diode containing hydrogen-like donors of two types |d1) and |d2) with hopping migration of electrons between them for 50 % compensation by acceptors is considered. It is shown that in the case of the reverse (forward) electrical bias of the diode, the cooling (heating) of the region of the electric double layer between |d1)and |d2)-regions is possible.A Peltier element based on a semiconductor with point t-defects is considered. It is assumed that the temperature and the concentration of ions of hydrogen-like acceptors and donors are to assure all t-defects to be in the charge state (0). It is shown that in such an element it is possible to cool down the metal-semiconductor contact under a negative electric potential and to heat up the opposite contact under a positive potential.Исследование термоэлектрических свойств кристаллических полупроводников с дефектами структуры представляет практический интерес при создании радиационно-стойких элементов Пельтье. При этом важную роль играет спектр уровней энергии водородоподобных примесей и собственных точечных дефектов в энергетической щели (запрещённой зоне) кристалла.Цель работы анализ особенностей одноэлектронной зонной модели полупроводников с прыжковой миграцией электронов как по атомам водородоподобных примесей, так и по собственным точечным трёхзарядным дефектам, а также поиск возможности их использования в элементе Пельтье в области температур, когда переходами электронов и дырок с атомов примесей и/или собственных дефектов в cи v-зоны можно пренебречь.В качестве элементов Пельтье с прыжковой миграцией электронов предложены: 1) h-диод, содержащий |d1)и |d2)-области с водородоподобными донорами двух сортов в зарядовых состояниях(0) и (+1) и компенсирующие их водородоподобные акцепторы в зарядовом состоянии (−1); 2) однородный полупроводник, содержащий собственные t-дефекты в зарядовых состояниях (−1, 0, +1), а также ионы доноров и акцепторов для управления распределением t-дефектов по зарядовых состояниям. Проанализированы зонные диаграммы предлагаемых элементов Пельтье в равновесии и при возбуждении стационарного прыжкового электрического тока.Рассмотрена модель h-диода, содержащего водородоподобные доноры двух сортов |d1) и |d2) с прыжковой миграцией между ними электронов при компенсации их на 50 % акцепторами. Показано, что при обратном (прямом) электрическом смещении диода возможно охлаждение (нагревание) области двойного электрического слоя между |d1)и |d2)-областями.Рассмотрен элемент Пельтье на основе полупроводника с точечными t-дефектами. Принималось, что температура, а также концентрации ионов водородоподобных акцепторов и доноров таковы, что практически все t-дефекты находятся в зарядовом состоянии (0). Показано, что в таком элементе возможно охлаждение контакта металл-полупроводник, находящегося под отрицательным электрическим потенциалом, и нагревание противоположного контакта, под положительным потенциалом
Разработка конструкции исполнительного оборудования, реализующего процесс генерации капель микро- и нанодиапазона
Get PDFModeling of velocities and temperatures processes distribution in the plasma-forming channel determining the design features and optimal parameters of the plasma torch nozzle is one of promising directions in development of plasma technologies. The aim of this work was to simulate the processes of velocities and temperature distribution in the plasma-forming channel and to determine the design features and optimal geometric parameters of the plasmatron nozzle which ensures the formation of necessary direction of plasma flows for generation of surface waves on the surface of a liquid metal droplet under the influence of the investigated instabilities.One of the main tasks is to consider the process of plasma jet formation and the flow of electric arc plasma. For obtaining small-sized particles one of the main parameters is the plasma flow velocity. It is necessary that the plasma outflow velocity be close to supersonic. An increase of the supersonic speed is possible due to design of the plasmatron nozzle especially the design feature and dimensions of the gas channel in which the plasma is formed. Also the modeling took into account dimensions of the plasma torch nozzle, i. e. the device should provide a supersonic plasma flow with the smallest possible geometric dimensions.As a result models of velocities and temperatures distribution in the plasma-forming channel at the minimum and maximum diameters of the channel were obtained. The design features and optimal geometric parameters of the plasmatron have been determined: the inlet diameter is 3 mm, the outlet diameter is 2 mm.The design of the executive equipment has been developed and designed which implements the investigated process of generating droplets of the micro- and nanoscale range. A plasmatron nozzle was manufactured which forms the necessary directions of plasma flows for the formation of surface waves on the metal droplet surface under the influence of instabilities. An algorithm has been developed for controlling of executive equipment that implements the process of generating drops of micro- and nanoscale range.Моделирование процессов распределения скоростей и температур в плазмообразующем канале, определение конструктивных особенностей и оптимальных параметров сопла плазмотрона является одним из перспективных направлений в развитии плазменных технологий. Целью данной работы являлось моделирование процессов распределения скоростей и температур в плазмообразующем канале и определение конструктивных особенностей и оптимальных геометрических параметров сопла плазмотрона, которое должно обеспечивать формирование необходимых направлений плазменных потоков для образования на поверхности капли жидкого металла поверхностных волн под действием исследуемых неустойчивостей.Одной из главных задач является рассмотрение процесса формирования плазменной струи и течения электродуговой плазмы. Для получения мелкоразмерных частиц одним из главных параметров является скорость течения плазмы. Необходимо, чтобы скорость истечения плазмы была близка к сверхзвуковой. Увеличение скорости до сверхзвуковой возможно добиться за счёт конструкции сопла плазмотрона, а именно конструктивной особенностью и размерами газового канала, в котором образуется плазма. Также при моделировании учитывались размеры сопла плазмотрона, т. е. устройство должно обеспечивать сверхзвуковое течение плазмы при возможно меньших геометрических размерах.В результате исследований получены модели процессов распределения скоростей и температур в плазмообразующем канале при минимальных и максимальных диаметрах канала. Определены конструктивные особенности и оптимальные геометрические параметры сопла плазмотрона: диаметр на входе 3 мм, диаметр выходной 2 мм.Разработана и спроектирована конструкция исполнительного оборудования, реализующая исследуемый процесс генерации капель микро- и наноразмерного диапазона. Изготовлено сопло плазмотрона, формирующее необходимые направления плазменных потоков для образования на поверхности капли жидкого металла поверхностных волн под действием исследуемых неустойчивостей. Разработан алгоритм управления исполнительным оборудованием, реализующем процесс генерации капель микро- и наноразмерного диапазона
Измерение вероятности стирания двоичного символа «0» в однофотонном асинхронном канале связи с приёмником на основе счётчика фотонов
Get PDFReceiving modules of single-photon communication channels should provide the least loss of transmitted information when measuring low-power optical signals. In this regard, it is advisable to use photon counters. They are highly sensitive, but are characterized by data logging errors. Therefore, the purpose of this work was to investigate the effect of the intensity of the recorded optical radiation during the transmission of binary symbols «0» on the probability of erasing these symbols in a single-photon communication channel containing a photon counter based on an avalanche photodetector as a receiving module with a passive avalanche suppression scheme.The lower and upper threshold levels of pulses recorded at the output of the photon counter, as well as the statistical distributions of the mixture of the number of dark and signal pulses at the output of the photon counter when registering binary symbols «0» Pst0( N ) and «1» Pst1( N ) were determined. For this, a technique was used to reduce information loss. As a result, the minimum probability of erasing binary symbols «0» P(–/0) was achieved.The performed experimental results showed that to achieve the minimum probability of erasing binary symbols «0» P(–/0) = 0,11·10−2, it is important to select not only the intensity of the used optical radiation J , but also the supply voltage of the avalanche photodetector U, at which the dead time of the photon counter is −2 minimal, and its quantum detection efficiency is maximum: J0 ≥ 98,94·10−2 rel. units and U = 52,54 V. При измерении маломощных оптических сигналов приёмные модули каналов однофотонной связи должны обеспечивать наименьшие потери передаваемой информации. В этой связи целесообразно использовать счётчики фотонов, которые являются высокочувствительными, однако характеризуются ошибками регистрации данных. Поэтому цель работы – исследовать влияние интенсивности регистрируемого оптического излучения при передаче двоичных символов «0» на вероятность стирания этих символов в канале однофотонной связи, содержащем в качестве приёмного модуля счётчик фотонов на базе лавинного фотоприёмника с включением по схеме пассивного гашения лавины.На основе методики уменьшения потерь информации определены нижний и верхний пороговые уровни зарегистрированных на выходе счётчика фотонов импульсов, а также статистические распределения смеси числа темновых и сигнальных импульсов на выходе счётчика фотонов при регистрации двоичных символов «0» Pst0( N ) и двоичных символов «1» Pst1( N ), при которых вероятность стирания двоичных символов «0» P(–/0) минимальная.Экспериментальные результаты показали, что для достижения минимальной вероятности стирания двоичных символов «0» P(–/0) = 0,11·10−2 важно подбирать не только интенсивность используемого оптического излучения J0 , но и напряжение питания лавинного фотоприёмника Uпит , при которых мёртвое время счётчика фотонов минимально, а его квантовая эффективность регистрации максимальна: J0 ≥ 98,94·10-2 отн. ед. и Uпит = 52,54 В
Оценка неравномерности упругих свойств листов из закрытоячеистых пенополиолефинов акустическим методом
Get PDFThe widespread use of polyolefin foams in strategically important industries is due to their high thermal, sound and vibration insulation properties. The aim of the work was to evaluate the non-uniformity of elastic properties over the area of sheets of polyolefin foams of various types using the acoustic non-contact shadow amplitude method of testing and confirmation by the structural analysis method.The article presents the developed installation and a new method of non-contact acoustic testing of sheets made of closed-cell polyolefin foams based on recording the amplitude of the pulse that passed through the sheet and allowing to assess to the unevenness of its elastic properties during scanning. Studies of uneven elastic properties were carried out on sheets of closed-cell polyolefin foams of the ISOLON 500 and ISOLON 300 brands which differ in material and manufacturing technology (technique of cross-linking, method and multiplicity of foaming).It is shown that the absolute amplitude of the signal and its spread relative to the average value is affected by the structure of the foam polyolefin material and its heterogeneity over the area of the studied sheet determined by the production technology which is confirmed visually using microscopy.Studies have shown the effect on the indications unevenness of the method of obtaining and the apparent density of the material. It is shown that the most uneven elastic properties and structure belong to sheets of polyolefin foam obtained by chemical cross-linking technology (the unevenness of Δ was 6.5 %). Among the physically cross-linked sheets of polyolefin foam the most uniform in structure and elastic properties are samples made of ethylene vinyl acetate with Δ = 3.8 %, as well as sheets with a high foaming rate (Δ = 3.9 %). The unevenness of structure of the studied sheets of polyolefin foams was confirmed by optical microscopy of sections in two mutually perpendicular directions.Широкое использование пенополиолефинов в стратегически важных отраслях промышленности обусловлено их высокими тепло-, звуко- и виброизоляционными свойствами. Целью работы являлась оценка неравномерности упругих свойств по площади листов пенополиолефинов различных типов с использованием акустического бесконтактного теневого амплитудного метода контроля и подтверждением методом структурного анализа.Разработаны установка и новая методика бесконтактного акустического контроля листов из закрытоячеистых пенополиолефинов, основанная на регистрации амплитуды импульса, прошедшего сквозь лист, и позволяющая оценить неравномерность его упругих свойств в процессе сканирования. Исследования неравномерности упругих свойств проведены на листах из закрытоячеистых пенополиолефинов марки ISOLON 500 и ISOLON 300, различающиеся материалом и технологией изготовления (способ сшивки, метод и кратность вспенивания).Показано, что на абсолютную амплитуду сигнала и её разброс относительно среднего значения влияет структура материала пенополиолефина и её неоднородность по площади исследуемого листа, определяемая технологией производства, что подтверждено визуально с использованием микроскопии. Исследования показали влияние на неравномерность показаний способа получения и кажущейся плотности материала. Показано, что наиболее неравномерные упругие свойства и структуру имеют листы из пенополиолефинов, полученных по технологии химической сшивки (неравномерность Δ составила 6,5 %). Из физически сшитых листов пенополиолефинов наиболее равномерными по структуре и упругим свойствам являются образцы, изготовленные из этиленвинилацетата с Δ = 3,8 %, а также листы с высокой кратностью вспенивания (Δ = 3,9 %). Неравномерность структуры исследованных листов пенополиолефинов подтверждена оптической микроскопией срезов в двух взаимно перпендикулярных направлениях
Структурные решения, обеспечивающие увеличение динамической точности волнового твердотельного гироскопа
Get PDFThe development of wave solid-state gyroscopes (VTG) is one of the promising areas of development of gyroscopic angular velocity sensors. VTG from the standpoint of manufacturing technology, tuning and control systems, as well as accuracy characteristics, has a number of advantages compared to other types of gyroscopes. When developing VTG, they strive to reduce the gyroscope's own care, zero signal bias, and the non-linearity of the scale factor in the operating temperature range However, when creating the device, due attention is often not paid to the existing opportunities to improve the dynamic accuracy of the gyroscope by developing promising structural solutions for building control circuits and information processing. The solution to this problem was the goal of the work.Using the methods of the theory of automatic control, the dynamics of a wave solid-state gyroscope with a metal resonator and piezoelectric elements in the closed-loop mode of Сoriolis acceleration compensation are studied. Piezoelectric elements perform the functions of displacement and force sensors.Two promising structural solutions for constructing VTG control and information processing circuits are proposed and considered. Relations are established for selecting the parameters of the links of these contours, which provide an increase in the dynamic accuracy of the gyroscope. In the first case, the proposed structure for constructing the VTG allows us to significantly reduce the dynamic errors caused by the difference in the scale coefficient of the VTG at different frequencies of the measured angular velocity in the bandwidth. Such a structure for constructing a VTG can be recommended when solving a measurement problem in which it is necessary to accurately measure the angular velocity, and the phase lag of the output signal in relation to the measured angular velocity is of secondary importance. In the second case, the proposed structure of the VTG construction corresponds to the transfer function of the relative measurement error with secondorder astatism, and the absolute measurement error in the frequency band of 10 Hz does not exceed 0.1 %.Разработка волновых твердотельных гироскопов (ВТГ) является одним из перспективных направлений развития гироскопических датчиков угловой скорости. ВТГ с позиций технологии изготовления, системы настройки и управления, а также точностных характеристик имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами гироскопов. При разработке ВТГ стремятся уменьшить собственный уход гироскопа, смещения нулевого сигнала, нелинейность масштабного коэффициента в рабочем интервале температур. Однако при создании прибора зачастую не уделяется должного внимания существующим возможностям повышения динамической точности гироскопа за счёт разработки перспективных структурных решений построения контуров регулирования и обработки информации. Решение этой проблемы и являлось целью работы.С использованием методов теории автоматического регулирования выполнены исследования динамики волнового твердотельного гироскопа с металлическим резонатором и пьезоэлементами в режиме замкнутого контура компенсации кориолисового ускорения. Пьезоэлементы выполняют функции датчиков перемещений и силы.Предложены и рассмотрены два перспективных структурных решения построения контуров регулирования и обработки информации ВТГ. Установлены соотношения для выбора параметров звеньев этих контуров, обеспечивающих повышение динамической точности гироскопа. В первом случае предложенная структура построения ВТГ позволяет существенно уменьшить динамические погрешности, обусловленные различием масштабного коэффициента ВТГ при различных частотах измеряемой угловой скорости в полосе пропускания. Такая структура построения ВТГ может быть рекомендована при решении измерительной задачи, в которой необходимо точно измерить величину угловой скорости, а фазовое отставание выходного сигнала по отношению к измеряемой угловой скорости имеет второстепенное значение. Во втором случае предложенной структуре построения ВТГ соответствует передаточная функция относительной погрешности измерения с астатизмом второго порядка, а абсолютная погрешность измерения в полосе частот 10 Гц не превышает 0,1 %