Devices and Methods of Measurements (E-Journal) / Приборы и методы измерений
Not a member yet
490 research outputs found
Sort by
Регистрация формы и измерение пусковых разрядных характеристик аккумуляторно-ёмкостного накопителя электроэнергии с применением двухканального цифрового осциллографа
Get PDFThe main reason of voltage instability in stand-alone power supply systems is the electric drive motors inrush current, which are usually higher than their nominal value. The most reasonable way to solve this problem is using capacitive energy storage. The purpose of research is shape and measurement monitoring of battery-capacitive energy storage device inrush current characteristics. Parameters comparative analysis for lithium-ion battery (LIB) part and capacitive part of the energy storage device was holding with the twochannel digital oscilloscope.Measuring testing bench included parallel connected LIB part and capacitive part of the storage device and connected to the power source. The LIB part of the storage device is made on the basis of the ATOM 10 multifunctional motor drive device of the new generation, which contains 15 V lithium-ion battery and 9.4 A·h capacity. The capacitive part of the storage device is the INSPECTOR Booster supercapacitor with an 80 F electrostatic capacitance and 15.5 V voltage. A 12 V AC/DC step-down converter was used as a power source. An electric air automobile compressor M-14001 was used as a current drain. The testing bench measuring part consisted of a two-channel digital oscilloscope and two standard measuring shunts with 15000 μOm resistance serial attached to LIB part and capacitive part of the storage device. Shape and measurement monitoring of inrush current characteristics of LIB part and capacitive part of the energy storage device was held synchronously using a two-channel digital oscilloscope with recording data to FAT32 file system USB flash drive. Obtained data was transferred to a personal computer and analyzed.The measurement results showed that 82.3 % of the energy losses compensation of the motor start is taken over by the capacitive part of the energy storage device, what makes longer LIB’s life. By adjusting the oscilloscope sweep trace index you can analyze more detailed time response shape and its duration. The values of the inrush current amplitudes were calculated in proportion to the voltage drop on the shunts and their resistances.The developed method for monitoring shape and measurement inrush current characteristics can be used in various technical applications: smart stand-alone photovoltaic system, uninterruptible power supply devices, electric drive control systems, etc.Одной из основных причин нестабильности напряжения в автономных системах энергообеспечения являются пусковые токи двигателей электроприводов, многократно превышающие их номинальное значение. Наиболее рациональным путем решения этой проблемы признано использование ёмкостных накопителей энергии. Целью данной работы являлась регистрация формы и измерение пусковых разрядных характеристик аккумуляторно-ёмкостного накопителя электроэнергии с применением двухканального цифрового осциллографа для сравнительного анализа параметров аккумуляторной и ёмкостной частей накопителя.Разработан измерительный стенд, в котором аккумуляторная и ёмкостная части накопителя соединены параллельно и подключены к источнику электроэнергии. Аккумуляторная часть накопителя выполнена на базе многофункционального пускового устройства нового поколения АТОМ 10, имеющего в составе литий-ионную аккумуляторную батарею напряжением 15 В, ёмкостью 9,4 А·ч. Ёмкостная часть накопителя представляла собой пусковое устройство суперконденсаторного типа INSPECTOR Booster с электростатической ёмкостью 80 Ф при напряжении 15,5 В. Вкачестве источника энергии использовался понижающийAC/DC-преобразователь напряжением 12 В. В качестве нагрузки использовался электродвигатель привода воздушного автомобильного компрессора М-14001. Измерительная часть разработанного стенда состояла из двухканального цифрового осциллографа типа С846/1 и двух стандартных измерительных шунтов типа 75ШСМ 3-5-0,5 сопротивлением 15000 мкОм, последовательно подключенных к аккумуляторной и ёмкостной частям накопителя соответственно. Исследование формы и измерения величин пусковых разрядных токов аккумуляторной и ёмкостной частей накопителя проводились синхронно с использованием двухканального цифрового осциллографа с записью на электронный носитель в файловой системе FAT32. Полученная информация переносилась на персональный компьютер и анализировалась.Результаты измерений показали, что 82,3 % компенсаций потерь энергии на пуск электродвигателя принимает на себя ёмкостная часть накопителя, что продлевает срок эксплуатации аккумуляторной батареи. Регулируя коэффициент развёртки осциллографа, можно детально исследовать форму переходного процесса и его продолжительность. Значения амплитуд пусковых токов рассчитывались пропорционально падению напряжения на шунтах и их сопротивлениям.Разработанный метод регистрации формы и измерения пусковых характеристик может найти применения в различных технических приложениях: автономных интеллектуальных фотоэлектрических системах электроснабжения, устройствах бесперебойного электропитания, системах управления электроприводом и др
Расчёт положения эффективного центра энерговыделения сцинтилляционных детекторов для задач калибровки при малых расстояниях «источник–детектор»
Get PDFInorganic scintillation detectors are widely used to measure of dose rate in the environment due to their high sensitivity to photon radiation. A distinctive feature when using such detectors is the need to take into account of the position of the effective energy release center. This peculiarity is actual when using measuring instruments with inorganic scintillation detectors as working standards during calibration at short “source–detector” distances in conditions of low-background shield or using a facility with protection from external gamma radiation background in the dose rate range from 0.03 to 0.3 μSv/h (μGy/h). The purpose of this work was to calculate the position of the effective energy release center of NaI(Tl) scintillation detectors and to take it into account when working at short “source–detector” distances.An original method of determining the position of the effective energy release center when irradiating the side and end surfaces of inorganic scintillation detector with parallel gamma radiation flux and point gamma radiation sources at small “source–detector” distances using Monte Carlo methods is proposed. The results of calculations of the position of the effective energy release center of NaI(Tl) based detectors of “popular” sizes for the cases of parallel gamma radiation flux and point sources of gamma radiation at small “source–detector” distances are presented. The functional dependences of the position of the effective energy release center of NaI(Tl) based detectors on the distance to the point gamma radiation sources and the energy of gamma radiation sources are presented.As a result of the study it was found that for scintillation NaI(Tl) detectors of medium size (for example, Ø25×40 mm or Ø40×40 mm) the point gamma radiation source located at a distance of 1 m or more, creates a radiation field which does not differ in characteristics from the radiation field created by a parallel flux of gamma radiation. It is shown that approaching the point gamma radiation source to the surface of scintillation detector leads to displacement of the position of the effective energy release center to the surface of the detector.Неорганические сцинтилляционные детекторы широко используются для измерения мощности дозы в окружающей среде благодаря их высокой чувствительности к фотонному излучению. Отличительной особенностью при использовании таких детекторов является необходимость учёта положения эффективного центра энерговыделения. Эта особенность актуальна при использовании средств измерений с неорганическими сцинтилляционными детекторами в качестве рабочих эталонов при калибровке на малых расстояниях «источник–детектор» в условиях низкофоновой камеры или установки с защитой от внешнего фона гамма-излучения в диапазоне мощностей доз от 0,03 до 0,3 мкЗв/ч (мкГр/ч). Целью данной работы являлся расчёт положения эффективного центра энерговыделения сцинтилляционных NaI(Tl) детекторов и его учёт при работе на малых расстояниях «источник‒детектор».Предложен оригинальный метод определения положения эффективного центра энерговыделения при облучении боковых и торцевых поверхностей неорганического сцинтилляционного детектора параллельным потоком гамма-излучения и точечными источниками гамма-излучения на малых расстояниях «источник‒детектор» с использованием методов Монте-Карло. Представлены результаты расчёта положения эффективного центра энерговыделения детекторов на основе NaI(Tl) «популярных» размеров для случаев параллельного потока гамма-излучения и точечных источников гамма-излучения на малых расстояниях «источник‒детектор». Приведены функциональные зависимости положения эффективного центра энерговыделения детекторов на основе NaI(Tl) кристаллов от расстояния до точечных источников гамма-излучения и энергии источников гамма-излучения.В результате исследования установлено, что для сцинтилляционных NaI(Tl) детекторов небольших размеров (например, Ø25×40 мм или Ø40×40 мм) точечный источник гамма-излучения, находящийся на расстоянии 1 м и более, создаёт поле излучения, не отличающееся по характеристикам от поля излучения, которое создаёт параллельный поток гамма-излучения. Показано, что приближение точечного источника гамма-излучения к поверхности сцинтилляционного детектора приводит к смещению положения эффективного центра энерговыделения к поверхности детектора
Проектирование планарного феррозондового датчика по технологии печатных плат
Get PDFThe development of novel methods, scientific devices and means for measuring magnetic fields generated by ultra-low current is among promising directions in the development of medical equipment and instruments for geodetic surveys and space exploration. The present work is to develop a small sensor capable of detecting weak magnetic fields, which sources are biocurrents, radiation of far space objects and slight fluctuations of the geomagnetic field. Scientists estimate the strength of such magnetic fields as deciles of nanotesla. The key requirements for the sensors of ultra-low magnetic field are: resolution, noise level in the measurement channel, temperature stability, linearity and repeatability of the characteristics from one produced item to another. The aforementioned characteristics can be achieved by using planar technologies and microelectromechanical systems (MEMS) in such advanced sensors.The work describes a complete R&D cycle, from creating the computer model of the sensor under study to manufacturing of a working prototype. To assess the effect of the geometry and material properties, the Jiles–Atherton model is implemented which, unlike the majority of the models used, allows considering the non-linearity of the core, its hysteresis properties and influence of residual magnetization.The dimensions of the developed sensor are 40×20×5 mm, while the technology allows its further diminishment. The sensor has demonstrated the linearity of its properties in the range of magnetic field strength from 0.1 nT to 50 µT for a rms current of excitation of 1.25 mA at a frequency of 30 kHz. The average sensitivity for the second harmonic is 54 µV/nT.Разработка новых методов, научных приборов и средств для измерения магнитных полей, создаваемых сверхслабыми токами, является одним из перспективных направлений в развитии медицинской техники, геодезических и космических исследований. Целью данной работы являлась разработка малогабаритного датчика, способного детектировать слабые магнитные поля, источниками которых могут быть биотоки, излучения далёких космических объектов и слабые флуктуации магнитного поля земли. Учёные оценивают величины таких магнитных полей в десятые доли нанотесла. Среди ключевых требований к датчикам сверхслабого магнитного поля можно отнести разрешающую способность, уровень шумов в измерительном канале, температурную стабильность, линейность и повторяемость характеристик от изделия к изделию. Предлагается добиться этих характеристик путём применения планарных технологий и микроэлектромеханических систем при изготовлении современных датчиков.В работе описан полный цикл исследования, от создания компьютерной модели исследуемого датчика до изготовления рабочего прототипа. Для оценки влияния геометрических параметров и влияния свойств материала использована модель Джилса‒Атертона, которая, в отличие от большинства используемых моделей, позволяет учесть нелинейность сердечника, его гистерезисные свойства и влияние остаточной намагниченности.Габариты разработанного датчика составляют 40×20×5 мм и технически возможно его уменьшение. Разработанный датчик продемонстрировал линейность характеристик в диапазоне от 0,1 нТл до 50 мкТл при среднеквадратическом токе возбуждения 1,25 мА на частоте 30 кГц. Усреднённый коэффициент преобразования по второй гармонике составляет 54 мкВ/нТл
Приборный ряд фотоэлектрических преобразователей на основе полупроводников с собственной фотопроводимостью
Get PDFOne of the ways to solve multiple problems of optical diagnostics is to use photovoltaic converters based on semiconductors with intrinsic photoconductivity slightly doped with deep impurities which form several energy levels with different charge states within the semiconductor′s bandgap. Peculiarities of physical processes of recharging these levels make it possible to construct photodetectors with different functionality based on a range of simple device structures.The aim of this work is to analyze peculiarities of conversion characteristics of single-element photovoltaic converters based on semiconductors with intrinsic photoconductivity, to systematize their properties and to represent structures of photovoltaic convertors as a device structures suitable for implementation in measurement transducers of optical diagnostics systems.Based on the analysis of the characteristics of the conversion characteristics of single-element photovoltaic converters based on semiconductors with intrinsic photoconductivity and the requirements for their design, a dash series of photovoltaic converters was developed for use in the measuring transducers of optical diagnostics systems. The possibility of constructing functional measuring transducers for multiparameter measurements of optical signals is shown.Одним из способов решения многообразных задач оптической диагностики является использование фотоэлектрических преобразователей на основе полупроводников с собственной фотопроводимостью, слабо легированных глубокими примесями, формирующими несколько уровней с разными зарядовыми состояниями в запрещённой зоне. Особенности физических процессов перезарядки этих уровней позволяют создавать фотоприёмники с различными функциональными возможностями на основе ряда простых приборных структур.Целью работы является анализ особенностей преобразовательных характеристик одноэлементных фотоэлектрических преобразователей на базе полупроводников с собственной фотопроводимостью, систематизация их свойств, и представление структур, представленных ФЭП в виде приборного ряда фотоэлектрических преобразователей для применения в измерительных преобразователях систем оптической диагностики.На основе анализа особенностей преобразовательных характеристик одноэлементных фотоэлектрических преобразователей на базе полупроводников с собственной фотопроводимостью и требований к их конструкции разработан приборный ряд фотоэлектрических преобразователей для применения в измерительных преобразователях систем оптической диагностики. Показана возможность построения функциональных измерительных преобразователей для многопараметрических измерений оптических сигналов
Нелинейное времяимпульсное преобразование в радиоизотопных приборах: анализ и возможности применения
Get PDFThe paper considers the operation of radioisotope measuring devices under dynamic conditions, when the Poisson pulse flux at the output of the radiation detector becomes unsteady and the nonlinearity of the calibration curve of the device, the stochasticity of the radiation signal and the inertia of the meter significantly complicate the task of estimating the measured physical parameter. of the device and analysis of the possibility of its application for linearization of the characteristics of the device, increasing the speed of the devices and solving the measuring problem in real time.The process of nonlinear transformation of the radiation signal in the system is analyzed on the basis of the assumption about the exponential distribution of the intervals between the pulses of the information flow at the output of the radiation detector. A generalized algorithm for the synthesis of a given transformation function of a time-pulse computing device of a radioisotope device has been developed according to its mathematical description. To describe the transformation function given by a set of points, it is proposed to use its approximation by a power series.The proposed calculation formulas are verified by modeling in the Scilab program on a specific example of linearization of the curve of a radioisotope altimeter with a given tabular calibration characteristic. The results obtained confirm the expediency of using time-pulse computing devices for linearizing the conversion curve of radioisotope devices in real time.Carrying out calculations according to the proposed algorithms by means of modern microelectronics opens up new possibilities for expanding the field of application of radioisotope devices in dynamic problems of industrial flaw detection, measuring the parameters of object movement, thickness of rolled products and coatings, in devices for continuous monitoring of liquid media.Рассмотрена работа радиоизотопных измерительных приборов в динамических условиях, когда пуассоновский поток импульсов на выходе детектора излучения становится нестационарным, а нелинейность градуировочной характеристики прибора, стохастичность радиационного сигнала и инерционность измерителя существенно усложняют задачу оценки измеряемого физического параметра. Целью работы являлась разработка алгоритмов нелинейного времяимпульсного преобразования пуассоновского процесса в структуре радиоизотопного прибора и анализ возможности его применения для линеаризации характеристики прибора, повышения быстродействия приборов и решения измерительной задачи в режиме реального времени.Проанализирован процесс нелинейного преобразования радиационного сигнала в системе на основе предположения об экспоненциальном распределении интервалов между импульсами информационного потока на выходе детектора излучения. Разработан обобщённый алгоритм синтеза заданной функции преобразования времяимпульсного вычислительного устройства радиоизотопного прибора по её математическому описанию. Для описания функции преобразования, заданной множеством точек, предлагается использовать её аппроксимацию степенным рядом.Предложенные расчётные формулы проверены моделированием в программе Scilab на конкретном примере линеаризации характеристики радиоизотопного высотомера с заданной таблично градуировочной характеристикой. Полученные результаты подтверждают целесообразность использования времяимпульсных вычислительных устройств для линеаризации характеристики преобразования радиоизотопных приборов в режиме реального времени.Проведение вычислений по предложенным алгоритмам средствами современной микроэлектроники открывает новые возможности для расширения области применения радиоизотопных приборов в динамических задачах промышленной дефектоскопии, измерения параметров движения объектов, толщины проката и покрытий, в устройствах непрерывного контроля жидких сред
Автономное потоковое детектирование космических объектов на базе удалённой оптической системы
Get PDFTraditional image processing techniques provide sustainable efficiency in the astrometry of deep space objects and in applied problems of determining the parameters of artificial satellite orbits. But the speed of the computing architecture and the functions of small optical systems are rapidly developing thus contribute to the use of a dynamic video stream for detecting and initializing space objects. The purpose of this paper is to automate the processing of optical measurement data during detecting space objects and numerical methods for the initial orbit determination.This article provided the implementation of a low-cost autonomous optical system for detecting of space objects with remote control elements. The basic algorithm model had developed and tested within the framework of remote control of a simplified optical system based on a Raspberry Pi 4 single-board computer with a modular camera. Under laboratory conditions, the satellite trajectory had simulated for an initial assessment of the compiled algorithmic modules of the computer vision library OpenCV.Based on the simulation results, dynamic detection of the International Space Station in real-time from the observation site with coordinates longitude 25o41′49″ East, latitude 53o52′36″ North in the interval 00:54:00–00:54:30 17.07.2021 (UTC + 03:00) had performed. The video processing result of the pass had demonstrated in the form of centroid coordinates of the International Space Station in the image plane with a timestamps interval of which is 0.2 s.This approach provides an autonomous raw data extraction of a space object for numerical methods for the initial determination of its orbit.Привычные методы обработки стационарных изображений обеспечивают устойчивую результативность как в области астрометрии объектов глубокого космоса, так и в прикладных задачах определения параметров орбит искусственных спутников. Но быстродействие вычислительной архитектуры и функции малых оптических систем стремительно развиваются, что способствует возможности использования динамического видеопотока в приложении детектирования и инициализации космических объектов. Цель данной работы – автоматизировать процесс обнаружения и обработки данных оптических измерений космических объектов при мониторинге околоземного пространства и численных методах определения орбит.В работе предлагается реализация малобюджетной автономной оптической системы детектирования космических объектов с элементами удалённого управления. Аппаратное и программное исполнение реализовано и протестировано в формате встраиваемой программной системы на базе Linux-ядра одноплатного компьютера Raspberry Pi и модульной камеры. В лабораторных условиях проведено макетное моделирование траектории движения спутника для предварительной оценки эффективности работы скомпилированных алгоритмических модулей библиотеки компьютерного зрения OpenCV.На основании результатов моделирования выполнено экспериментальное динамическое обнаружение международной космической станции в режиме реального времени из точки наблюдения с координатами 25°41′49″ в.д. 53°52′36″ с.ш. в промежутке 00:54:00–00:54:30 17.07.2021 (UTC + 03:00). Продемонстрирован результат обработки видеосъёмки пролёта в виде массива координат центроида международной космической станции в плоскости изображения с временными метками периодичностью 0,2 с.Такой подход обеспечивает автономное извлечение предварительных данных с последующей их конвертацией в угловые координаты космического объекта для численных методов начального определения его орбиты
Перечень статей, опубликованных в журнале «ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ» в 2021 г. Именной указатель
No full text.
Увеличение точности измерения временных параметров сигналов с использованием двойных импульсных последовательностей
Get PDFIn modern diagnostics, much attention is paid to measuring of time parameters, as well as their change over time. The purpose of this work is to develop a method for measuring of time intervals which made it possible to increase the measurement accuracy by reducing errors associated with the instability of main parameters of the pulse signal.In the most of approaches used, the error associated with the instability of main parameters of signals under study is not enough taken into account. As an alternative, a spectral method is proposed in which the measurement of time intervals, as well as their changes, is performed based on the analysis of pulse sequences formed on the basis of characteristic points of the measured signal. For this a double pulse sequence was considered, an equation for the amplitudes of its spectral components was obtained, and in accordance with this it was determined that the delay time between double pulses is the most informative parameter.Using the Mathcad software, an analysis of the sensitivity regions was carried out for the change in the main parameters of the pulse sequence, namely the repetition rate, as the main destabilizing factor.As a result of the implementation of the developed technique, a structural diagram of the measuring system is proposed and an analysis of the measurement error associated with the instability of the main parameters of the pulse sequence is carried out. This error is estimated to be less than 0.01 %.The considered method makes it possible to increase the accuracy of measuring time intervals due to the almost complete elimination of the influence of the instability of the reference frequency and the amplitude of the generated pulses which is unattainable with modern hardware, including digital signal processing. Измерению временных параметров, в том числе и их изменению, уделяется большое внимание в современной диагностике. Целью данной работы являлась разработка метода измерения временных интервалов, позволившего увеличить точность измерения за счёт уменьшения погрешностей, связанных с нестабильностью основных параметров импульсного сигнала.В большинстве используемых подходов, мало учитывается погрешность, связанная с нестабильностью основных параметров исследуемых сигналов. В качестве альтернативы предложен спектральный метод, при котором измерение временных интервалов, а также их изменения производится на основе анализа импульсных последовательностей, сформированных на основе характерных точек измеряемого сигнала. Для этого рассмотрена двойная импульсная последовательность, получено уравнение для амплитуд её спектральных составляющих и, в соответствии с этим, установлено, что время задержки между двойными импульсами является наиболее информативным параметром.Далее с помощью ПО Mathcad проведён анализ областей чувствительности на изменение основных параметров импульсной последовательности, а именно частоты следования, как основного дестабилизирующего фактора.Как результат реализации разработанной методики, предложена структурная схема измерительной системы и проанализирована погрешность измерения, связанная с нестабильностью основных параметров импульсной последовательности. Данная погрешность составляет менее 0,01 %.Таким образом, рассмотренный метод позволяет повысить точность измерения временных интервалов за счёт практически полного исключения влияния нестабильности опорной частоты и амплитуды формируемых импульсов, что недостижимо современными аппаратными средствами в том числе и при цифровой обработке сигналов
Расширение функциональных возможностей фотоабляции эксимерным лазером в офтальмологии
Get PDFOne of the significant weaknesses of excimer laser-based vision correction devices is the difficulty of achieving a required change in the refractive properties of the cornea to sharply focus the image on the retina with distance from the working area (ablation zone) center to the periphery due to a change in the laser beam incidence angle. The study is aimed at improving the quality of laser action on the eye cornea by introducing an optical corrective system into the existing excimer laser vision correction equipment, ensuring the coincidence of the direction of the laser beam incidence on the corneal surface with the normal.It has been shown that the greater the reflection coefficient, the lower the absorbed energy, and the shallower the laser radiation penetration and ablation depths, which reduces the laser action opportunities and quality. When using excimer laser vision correction devices, it has been proposed to change the angle of the laser beam incidence on the cornea with a distance from the working area (ablation zone) center to the periphery during the surgery by introducing an optical corrective system based on a lightweight controllable and movable mirror, which allows achieving the coincidence of the direction of the laser beam incidence on the corneal surface with the normal.The studies have shown that the coincidence of the laser beam incidence on the corneal surface at any point with the normal when using a priori data on the specifics of the patient's eye allows expanding the functional opportunities of excimer laser photoablation, i. e., expand the ablation zone by 30 % and eliminate the possibility of errors caused by the human factor. The technique proposed can be used for excimer laser vision correction according to PRK, LASIK, Femto-LASIK, and other methods. To implement this approach, a patented excimer laser vision correction unit has been proposed with a PCcontrolled optical shaping system comprising galvo motor platforms and galvo mirrors installed on them.Одним из существенных недостатков устройств для коррекции зрения на основе эксимерных лазеров является трудность достижения заданного изменения преломляющих свойств роговицы для чёткой фокусировки изображения на сетчатке с удалением от центра рабочей зоны (зоны абляции) к периферии в связи с изменением угла падения лазерного луча. Целью исследования являлось повышение качества лазерного воздействия на роговицу глаза за счёт введения в существующую аппаратуру для эксимер-лазерной коррекции зрения оптической корректирующей системы, обеспечивающей совпадение направления лазерного луча, падающего на поверхность роговицы, с нормалью. Показано, что чем больше коэффициент отражения, тем меньше поглощённая энергия, тем меньше глубина проникновения лазерного излучения и меньше глубина абляции, что снижает возможности и качество лазерного воздействия. Предложено при использовании устройств для эксимер-лазерной коррекции зрения изменять в процессе операции угол падения лазерного луча на роговицу с удалением от центра рабочей зоны (зоны абляции) к периферии за счёт введения оптической корректирующей системы на основе управляемого, лёгкого подвижного зеркала, что позволяет добиться совпадения направления лазерного луча, падающего на поверхность роговицы, с нормалью.Проведённые исследования показали, что совпадение лазерного луча, падающего на поверхность роговицы в любой точке с нормалью, при использовании априорной информации об индивидуальных особенностях глаза пациента, позволяет расширить функциональные возможности фотоабляции эксимерным лазером, а именно, увеличить зону абляции на 30 % и исключить вероятности ошибок из-за человеческого фактора. Предложенная методика может быть использована для эксимер-лазерной коррекции зрения по методикам PRK, LASIK, Femto-LASIK и др. Для реализации данного подхода предложена защищённая патентом установка для эксимер-лазерной коррекции зрения с управляемой от компьютера оптической формирующей системы, включающей платформы с гальвоприводом и установленными на них гальвозеркалами
Импульсно-лазерное возбуждение и прохождение ультразвуковых волн через наномагнитную жидкость
Get PDFMagnetic fluids belong to the class of nanomaterials with a high gain of light absorption, aggregative and sedimentation stability as well as controllability by external fields, which is of interest to use in the field of optoacoustics. The purpose of the work was to experimentally study the effect of the optoacoustic transformation in a magnetic fluid, depending on the concentration of magnetic colloidal particles, boundary conditions, intensity of the laser as well as to identify the possibilities of using the magnetic fluid as an element of the optoacoustic transformation in a number of applications.A brief analysis of the optoacoustic transformation mechanism in a magnetic fluid was carried out and a technique and an installation that implements the shadow measurement variant developed. A Lotis type laser was used as a source of ultrasonic pulse-laser excitation in magnetic fluids. A quartz and air were used as a material transmitting the energy of laser radiation in a magnetic fluid. Receiving of ultrasound signals was made by a piezoelectric probe at a working frequency of 5 MHz. In the measurement process, the concentration of the dispersed phase in tmagnetic fluid was varied from zero to 8 % and the energy in the impulse – from zero to 10 mJ.For the first time, it was established that: a) an amplitude of the function of the optoacoustic transformation in a magnetic fluid, depending on the concentration of the dispersed phase, has a maximum determined by the fluid physical properties and boundary conditions; b) for all samples within the measurement error, a quasilinear dependence of the specified amplitude of energy in the laser pulse in the range of 0–8 MJ has been established.A number ways of the optoacoustic effects in magnetic fluids to use in ultrasonic testing, measuring the intensity of the laser radiation had been suggested.Магнитные жидкости относятся к классу наноматериалов, обладающих высоким коэффициентом поглощения света, агрегативной и седиментационной устойчивостью, а также управляемостью внешними полями, что представляет интерес для использования в области оптоакустики. Цель работы состояла в экспериментальном исследовании эффекта оптоакустического преобразования в магнитной жидкости в зависимости от концентрации дисперсной фазы и способа воздействия на неё лазерного излучения, а также выявления возможностей использования магнитной жидкости в качестве элемента оптоакустического преобразования в ряде приложений.Проведён краткий анализ механизма оптоакустического преобразования в магнитной жидкости и разработана методика и установка, реализующая теневой вариант измерений, где в качестве источника импульсно-лазерного воздействия на магнитную жидкость использован лазер типа Lotis. В качестве материала световода, передающего энергию лазерного излучения в магнитной жидкости, использованы кварц и воздух. Приём ультразвуковых сигналов производился пьезопреобразователем на рабочей частоте 5 МГц. В процессе измерений варьировалась концентрация дисперсной фазы в магнитной жидкости (0–8 %) и энергия в импульсе (0–10 мДж).Впервые установлено, что: а) амплитуда функции оптоакустического преобразования в магнитной жидкости в зависимости от концентрации дисперсной фазы, имеет максимум, величина и положение которого на оси концентраций определяется свойствами световода; б) для всех образцов в пределах погрешности измерений установлена квазилинейная зависимость указанной амплитуды от энергии в импульсе в диапазоне 0–8 мДж.Предложен ряд схемных решений использования эффекта оптоакустического преобразования в магнитной жидкости для ввода сигнала в исследуемые объекты – применительно к их дефектоскопии и структуроскопии, а также для решения обратной задачи – измерения интенсивности лазерного излучения.