1635 research outputs found
Sort by
Зарядно-разрядные характеристики аккумуляторно-емкостного накопителя электроэнергии в составе автономной фотоэлектрической системы
Get PDFThe purpose of the research is to study the charging-discharging characteristics of a hybrid energy storage device which consists of two parallel connected battery and capacitive parts to assess the work efficiency of its circuit design as a part of standalone photovoltaic system. The charge current kinetics of a hybrid storage device from a solar panel was carried out under natural conditions at a specific power of incident solar radiation of 800–850 W/m2. The discharge current kinetics of battery and capacitive storages were obtained with a resistive load and disconnected solar battery. The dynamics of charging and discharging processes of the battery and capacitive parts of the energy storage device were monitored by the voltage rise/fall rate. The battery part of the drive is charging and starting the device based on a lead-acid gel battery with a charging capacity of 11 A·h, 12.8 V maximum voltage, and 15 A maximum discharge current. The capacitive part consisted of a new generation INSPECTOR Booster supercapacitor starting the device with an electrostatic capacity of 80 F, 15.5 V voltage, and 800 A starting current. As the energy source a solar battery was used, with a 12 V nominal voltage and 100 W peak power. A 6 Om rheostat with 15 A consumption current was used as a load during the storage device discharge. A Morningstar ProStar-15 charging/discharging controller with a pulse-width modulation function was used to monitor and control the photovoltaic system. Quantitative charging and discharging characteristics of a battery-capacity energy storage device were obtained for the use in the development of standalone photovoltaic system.Цель настоящей работы – исследование зарядно-разрядных характеристик гибридного накопителя электроэнергии, состоящего из двух параллельно включенных аккумуляторной и емкостной частей, для оценки работоспособности и эффективности его схемотехнического решения в составе автономной фотоэлектрической системы. Исследование кинетики тока заряда гибридного накопителя от солнечной батареи проводилось в натурных условиях при удельной мощности падающего солнечного излучения 800–850 Вт/м2. Кинетика токов разряда аккумуляторного и емкостного накопителей получены при резистивной нагрузке с отключенной солнечной батареей. Динамика процессов заряда и разряда аккумуляторной и емкостной частей накопителя контролировались по скорости нарастания/спада напряжения. Аккумуляторная часть накопителя представлена в виде зарядно-пускового устройства на базе свинцово-кислотного гелевого аккумулятора с зарядной емкостью 11 А·ч, максимальным напряжением 12,8 В, максимально допустимым током разряда 15 А. Емкостная часть состояла из пускового устройства нового поколения суперконденсаторного типа INSPECTOR Booster с электростатической емкостью 80 Ф при допустимом напряжении 15,5 В и допустимым пусковым током 800 А. Источником энергии служила солнечная батарея с номинальным напряжением 12 В, пиковой мощностью 100 Вт. В качестве нагрузки при разряде накопителя служил реостат сопротивлением 6 Ом, с максимальным током потребления 15 А. Для мониторинга и управления фотоэлектрической cистомой использовался контроллер заряда/разряда Мorningstar ProStar-15 c функцией широтно-импульсной модуляции. Получены количественные зарядно-разрядные характеристики аккумуляторно-емкостного накопителя для использования в разработке интеллектуальных автономных фотоэлектрических систем
Система анализа и классификации голосового сигнала на основе пертрубационных параметров и кепстрального представления в психоакустических шкалах
Get PDFThe paper describes an approach to design a system for analyzing and classification of a voice signal based on perturbation parameters and cepstral representation. Two variants of the cepstral representation of the voice signal are considered: based on mel-frequency cepstral coefficients (MFCC) and based on bark-frequency cepstral coefficients (BFCC). The work used a generally accepted approach to calculating the MFCC based on the time-frequency analysis by the method of discrete Fourier transform (DFT) with summation of energy in subbands. This method approximates the frequency resolution of human hearing, but has a fixed temporal resolution. As an alternative, a variant of the cepstral representation based on the BFCC has been proposed. When calculating the BFCC, a warped DFT-modulated filter bank was used, which approximates the frequency and temporal resolution of hearing. The aim of the work was to compare the effectiveness of the use of features based on the MFCC and BFCC for the designing systems for the analysis and classification of the voice signal. The results of the experiment showed that in the case when using acoustic features based on the MFCC, it is possible to obtain a voice classification system with an average recall of 80.6 %, and in the case when using features based on the BFCC, this metric is 83.7 %. With the addition of the set of MFCC features with perturbation parameters of the voice, the average recall of the classification increased to 94.1 %, with a similar addition to the set of BFCC features, the average recall of the classification increased up to 96.7 %.Описан подход к построению системы анализа и классификации голосового сигнала на основе пертурбационных параметров и кепстрального представления. Рассмотрены два варианта кепстрального представления голосового сигнала: при помощи мел-частотных кепстральных коэффициентов (МЧКК) и при помощи барк-частотных кепстральных коэффициентов (БЧКК). В работе использовался общепринятый подход к вычислению МЧКК на основе частотно-временного анализа методом дискретного преобразования Фурье (ДПФ) с объединением энергии в субполосах. Данный метод аппроксимирует частотное разрешение слуха человека, но имеет фиксированное временное разрешение. В качестве альтернативы предложен вариант кепстрального представления на основе БЧКК. При расчете БЧКК использовался неравнополосный ДПФ-модулированный банк фильтров, аппроксимирующий частотную и временную разрешающую способность слуха. Целью работы ставилось сравнение эффективности применения признаков на основе МЧКК и БЧКК для построения систем анализа и классификации голосового сигнала. Результаты эксперимента показали, что в случае использования акустических признаков на основе МЧКК можно получить систему классификации голоса со средней полнотой классификации 80,6 %, а в случае использовании признаков на основе БЧКК этот показатель равен 83,7 %. При дополнении набора МЧКК признаков пертурбационными параметрами голоса средняя полнота классификации повысилась до 94,1 %, при аналогичном дополнении набора БЧКК признаков средняя полнота классификации увеличилась до 96,7 %
Energy levels of an electron in a circular quantum dot in the presence of spin-orbit interactions
Get PDFThe two-dimensional circular quantum dot in a double semiconductor heterostructure is simulated by a new axially symmetric smooth potential of finite depth and width. The presence of additional potential parameters in this model allows us to describe the individual properties of different kinds of quantum dots. The influence of the Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions on electron states in quantum dot is investigated. The total Hamiltonian of the problem is written as a sum of unperturbed part and perturbation. First, the exact solution of the unperturbed Schrödinger equation was constructed. Each energy level of the unperturbed Hamiltonian was doubly degenerated. Further, the analytical approximate expression for energy splitting was obtained within the framework of perturbation theory, when the strengths of two spin-orbit interactions are close. The numerical results show the dependence of energy levels on potential parameters.The two-dimensional circular quantum dot in a double semiconductor heterostructure is simulated by a new axially symmetric smooth potential of finite depth and width. The presence of additional potential parameters in this model allows us to describe the individual properties of different kinds of quantum dots. The influence of the Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions on electron states in quantum dot is investigated. The total Hamiltonian of the problem is written as a sum of unperturbed part and perturbation. First, the exact solution of the unperturbed Schrödinger equation was constructed. Each energy level of the unperturbed Hamiltonian was doubly degenerated. Further, the analytical approximate expression for energy splitting was obtained within the framework of perturbation theory, when the strengths of two spin-orbit interactions are close. The numerical results show the dependence of energy levels on potential parameters
Косвенное обменное взаимодействие в углеродных нанотрубках
Get PDFNanostructured magnetic composites based on carbon nanotubes (CNTs) and ferromagnetic nanoparticles (FNPs) are of great interest both from an applied and fundamental point of view. In particular, one of the features of CNTs with FNPs is the possibility of magnetic interaction of nanoparticles through the conducting medium of CNTs. For a detailed description of this special type of interaction, which is the indirect exchange coupling, it is necessary to establish the relationship between the macroscopic and microscopic parameters of the physical system. In nanostructured ferromagnets, these dependences are described within the framework of a random magnetization model in which the spin system and, consequently, the main macroscopic characteristics (coercivity, susceptibility, and saturation magnetization) are determined by such microscopic parameters as the exchange interaction constant, the FNP magnetization, the local magnetic anisotropy constant, and the grain size. In this paper, on the basis of the previously obtained microscopic parameters of CNT – FNP nanocomposites, the possibility of obtaining long-range magnetic correlations through the indirect exchange coupling (IEC) between FNP embedded inside a multi-wall CNT (MWCNT) is considered. A model Hamiltonian is used that takes into account the diameter, chirality, chemical potential and spin-orbit interaction (SOI) in the system. The reason for the appearance of a noticeable SOI in CNTs is the curvature of the tubes, which significantly increases the SOI compared to graphene, as well as possible defects and the presence of FNP. IEC is realized by means of p-electrons of the inner wall of the MWCNT. The propagation of the spin susceptibility along the MWCNT axis is calculated and it is shown that a long-range magnetic order is realized under the condition that the chemical potential enters the gap opened by the SOI. Coherence is realized at distances up to micrometers. The proposed approach also made it possible to estimate the energy of the exchange interaction between the FNP belonging to one CNT. The results obtained indicate the prospects for the use of CNT– FNP nanocomposites in carbon spintronics.Наноструктурированные магнитные композиты на основе углеродных нанотрубок (УНТ) и ферромагнитных наночастиц (ФНЧ) представляют большой интерес как с прикладной, так и с фундаментальной точек зрения. В частности, одной из особенностей УНТ с ФНЧ является возможность магнитного взаимодействия наночастиц посредством проводящей среды УНТ. Для детального описания этого особого типа взаимодействия – косвенного обменного взаимодействия – необходимо установить взаимосвязь между макроскопическими и микроскопическими параметрами физической системы. В наноструктурированных ферромагнетиках эти зависимости описываются в рамках модели случайной намагниченности, в которой спиновая система и, следовательно, основные макроскопические характеристики (коэрцитивность, восприимчивость, намагниченность насыщения) определяются такими микроскопическими параметрами, как константа обменного взаимодействия, намагниченности ФНЧ, константа локальной магнитной анизотропии и размер магнитного зерна. В данной работе, на основе полученных ранее микроскопических параметров нанокомпозитов УНТ – ФНЧ рассматривается возможность получения дальнодействующих магнитных корреляций посредством косвенного обменного взаимодействия (КОВ) между ФНЧ, встроенными внутрь многостенной УНТ (МУНТ). Используется модельный гамильтониан, учитывающий диаметр, хиральность, химический потенциал и спинорбитальное взаимодействие (СОВ) в системе. Причина возникновения заметного СОВ в УНТ – кривизна трубок, которая усиливает СОВ по сравнению с графеном, а также возможные дефекты и наличие ФНЧ. КОВ реализуется посредством p-электронов внутренней стенки МУНТ. Рассчитывается распределение спиновой восприимчивости вдоль оси МУНТ и показано, что при условии попадания химического потенциала в щель, открываемую СОВ, реализуется дальнодействующий магнитный порядок. Когерентность реализуется на расстояния до единиц микрон. Предложенный подход позволил также оценить энергию обменного взаимодействия между ФНЧ, относящимся к одной УНТ. Полученные результаты указывают на перспективность применения УНТ – ФНЧ нанокомпозита в углеродной спинтронике
Комплекс для исследований и измерения параметров и характеристик радиотехнических средств
Get PDFThe purpose of this work is to develop a complex for research and measurement of parameters and characteristics of radio technical facilities (RTF). The complex is designed to generate ultra-wideband signals from 2 to 298 GHz in measuring systems that require the generation of complex radio signals: antenna measurements, research of radar characteristics and electrodynamic parameters of materials. The task is achieved by the fact that the quadrature signals of the results of the summation of the useful signal with noises that interfere with reflections and interference, are formed in the complex. Coherent signals are generated in analog form over four channels, and replaceable modules of the infrared frequency carrier and antennas form signals that are radiated into space. Replaceable blocks provide cascaded sequential mixing of the main signal with the local oscillator frequency. The selection of replaceable modules with a given local oscillator frequency makes it possible to provide signal radiation in the microwave and EHF frequency ranges.Целью настоящей работы является разработка комплекса для исследований и измерения параметров и характеристик радиотехнических средств (РТС). Комплекс предназначен для формирования сигналов сверхширокополосного диапазона частот от 2 до 298 ГГц в измерительных системах, где требуется генерация сложных радиотехнических сигналов: антенные измерения, исследование характеристик радаров и электродинамических параметров материалов. Поставленная задача достигается тем, что в комплексе формируются квадратурные сигналы результатов суммирования полезного сигнала с шумами, мешающими отражениями и помехами. Производится генерация когерентных сигналов в аналоговом виде по четырем каналам, а сменные модули инфрадинного переносчика частоты и антенн формируют сигналы, излучаемые в пространство. Сменные блоки обеспечивают каскадное последовательное смешивание основного сигнала с частотой гетеродина. Подбор сменных модулей с заданной частотой гетеродина позволяет обеспечить излучение сигнала в СВЧ и КВЧ диапазонах частот
Прогнозирование способности к выработке навыка релаксации у машинистов локомотивных бригад
Get PDFThe effectiveness of biofeedback training for the development of relaxation skills using the NeuroDog hardware-software complex is investigated. The relaxation skill is one of the conditions for maintaining the functional state of drivers and assistant drivers of locomotive crews at an optimal level during a working trip, and it is also one of the factors for a successful inter-trip rest. A multiple regression analysis has been carried out, which allows to predict the indicators characterizing the success of developing the relaxation skill, depending on the severity of psychophysiological and personal indicators of drivers and assistant drivers of locomotive crews. Two regression models have been constructed to explain the dependence of the indicators of developing the skill of achieving relaxation on the psychophysiological and personal characteristics of drivers and assistant drivers of locomotive crews. Models are characterized by sufficient quality. Quality indicators: of the first regression model – coefficient of determination R2 = 0.71 (with F(40, 65) = 4.06, p = 0.00000027), Durbin-Watson statistics d = 1.81, of the second regression model – R2 = 0.75 (with F(49, 56) = 3.51, p = 0.0000043), d = 2.09. To predict the indicators of developing the skill of achieving relaxation, regression equations were obtained depending on the severity of psychophysiological and personal indicators of locomotive crew drivers.Исследована эффективность проведения БОС-тренингов на выработку навыка релаксации с использованием аппаратно-программного комплекса NeuroDog. Навык релаксации является одним из условий поддержания функционального состояния машинистов и помощников машинистов локомотивных бригад на оптимальном уровне во время рабочего рейса, а также это один из факторов успешного межрейсового отдыха. Выполнен множественный регрессионный анализ, который позволяет прогнозировать показатели, характеризующие успешность выработки навыка релаксации в зависимости от выраженности психофизиологических и личностных показателей машинистов и помощников машинистов локомотивных бригад. Построены две регрессионные модели, объясняющие зависимость показателей выработки навыка достижения релаксации от психофизиологических и личностных характеристик машинистов и помощников машинистов локомотивных бригад. Модели характеризуются достаточным качеством. Показатели качества: первой регрессионной модели – коэффициент детерминации R2 = 0,71 (при F(40, 65) = 4,06, p = 0,00000027), статистика Дарбина-Уотсона d = 1,81; второй регрессионной модели – R2 = 0,75 (при F(49, 56) = 3,51, p = 0,0000043), d = 2,09. Для прогнозирования показателей выработки навыка достижения релаксации получены регрессионные уравнения в зависимости от выраженности психофизиологических и личностных показателей машинистов локомотивных бригад
Приложение
Get PDFВ статью «Refined Analysis of the Correlation Between the Accepted Maximum Permissible Levels of Radio Frequency» автора V.I. Mordachev, опубликованную в Т. 20, № 1, 2022 г. журнала «Доклады БГУИР» (с. 55–64), были внесены изменения. В связи с этим табл. 2 статьи необходимо читать в следующей редакции. На сайте журнала в № 1, 2022 г. размещена актуальная версия статьи
Charge properties and currents in the silicon/nanoparticles of zinc oxide heterostructure irradiated by the solar light
Get PDFSilicon/zinc oxide heterostructures have shown themselves to be promising for use in photovoltaics. This paper presents the results of modeling the charge properties and currents in a Si/nanosized ZnO particle with different types of conductivity under sunlight irradiation. The simulation was carried out using the Comsol Multiphysics software package. The energy diagrams of the investigated heterostructures were plotted, the charge properties and currents flowing in the structure were investigated, the dependences of the rate of generation of charge carriers on wavelength on the surfaces of silicon, zinc oxide, and at the interface between silicon and zinc oxide, the rate of recombination of charge carriers at various wavelengths of incident radiation was obtained. The regularities of the influence of wavelength of the incident radiation on the charge density and electric potential on the surface of heterostructures have been established. It is shown that the potential on the surface of the p-Si / n-ZnO heterostructure is positive, depends on the wavelength of the incident radiation and reaches the maximum of 0.68 V. For other structures, it is negative and does not depend on the wavelength: n-Si / p-ZnO –0.78 V, p-Si / p-ZnO –0.65 V, n-Si / n-ZnO –0.25 V.Silicon/zinc oxide heterostructures have shown themselves to be promising for use in photovoltaics. This paper presents the results of modeling the charge properties and currents in a Si/nanosized ZnO particle with different types of conductivity under sunlight irradiation. The simulation was carried out using the Comsol Multiphysics software package. The energy diagrams of the investigated heterostructures were plotted, the charge properties and currents flowing in the structure were investigated, the dependences of the rate of generation of charge carriers on wavelength on the surfaces of silicon, zinc oxide, and at the interface between silicon and zinc oxide, the rate of recombination of charge carriers at various wavelengths of incident radiation was obtained. The regularities of the influence of wavelength of the incident radiation on the charge density and electric potential on the surface of heterostructures have been established. It is shown that the potential on the surface of the p-Si / n-ZnO heterostructure is positive, depends on the wavelength of the incident radiation and reaches the maximum of 0.68 V. For other structures, it is negative and does not depend on the wavelength: n-Si / p-ZnO –0.78 V, p-Si / p-ZnO –0.65 V, n-Si / n-ZnO –0.25 V
Модель воздействия сфокусированного ультразвука на биологические ткани
Get PDFTo study tissue permeability under extracorporeal exposure to various types of radiation, it is necessary to use multiphysical and mathematical modeling of all stages of the technology being developed, taking into account the dielectric and acoustic properties of human body tissues. The technologies used in medicine with focused ultrasound often have a high level of artifacts in the visualization of diagnostic studies and complications during therapy. When modeling exposure to focused ultrasound, the applied solvers must take into account pressure wave propagation, density changes and jumps, non-linearity and diffusion losses that occur in human tissues, and offer simulation of acoustic propagation in inhomogeneous installations in near real time. The article presents the results of multiphysics and mathematical modeling in the Sim4Life for Science V7.0 package using a full-wave acoustic solver (P-ACOUSTICS) of modern computational acoustics.Для изучения проницаемости тканей при экстракорпоральном воздействии различными видами излучений необходимо использование мультифизического и математического моделирования всех этапов разрабатываемой технологии с учетом диэлектрических и акустических свойств тканей организма человека. Применяемые в медицине технологии воздействия сфокусированным ультразвуком достаточно часто имеют высокий уровень артефактов при визуализации диагностических исследований и осложнений при проведении терапии. При моделировании воздействия сфокусированным ультразвуком применяемые решатели должны учитывать распространение волны давления, изменения и скачки плотности, нелинейность и потери диффузии, которые происходят в тканях человека, и предлагать моделирование акустического распространения в неоднородных установках практически в реальном времени. В статье представлены результаты мультифизического и математического моделирования в пакете Sim4Life for Science V7.0 с применением полноволнового акустического решателя (P-ACOUSTICS) современной вычислительной акустики
Large Signal Performance of the Gallium Nitride Heterostructure Field-Effect Transistor With a Graphene Heat-Removal System
Get PDFThe self-heating effect exerts a considerable influence on the characteristics of high-power electronic and optoelectronic devices based on gallium nitride. An extremely non-uniform distribution of the dissipated power and a rise in the average temperature in the gallium nitride heterostructure field-effect transistor lead to the formation of a hot spot near the conductive channel and result in the degradation of the drain current, power gain and device reliability. The purpose of this work is to design a gallium nitride heterostructure field-effect transistor with an effective graphene heat-removal system and to study using numerical simulation the thermal phenomena specific to it. The object of the research is the device structure formed on sapphire with a grapheme heat-spreading element placed on its top surface and a trench in the passivation layer filled with diamond grown by chemical vapor deposition. The subject of the research is the large signal performance quantities. The simulation results confirm the effectiveness of the heat-removal system integrated into the heterostructure field-effect transistor and leading to the suppression of the self-heating effect and to the improvement of the device performance. The advantage of our concept is that the heat-spreading element is structurally connected with a heat sink and is designed to remove the heat immediately from the maximum temperature area through the trench in which a high thermal conductivity material is deposited. The results of this work can be used by the electronics industry of the Republic of Belarus for developing the hardware components of gallium nitride power electronics.The self-heating effect exerts a considerable influence on the characteristics of high-power electronic and optoelectronic devices based on gallium nitride. An extremely non-uniform distribution of the dissipated power and a rise in the average temperature in the gallium nitride heterostructure field-effect transistor lead to the formation of a hot spot near the conductive channel and result in the degradation of the drain current, power gain and device reliability. The purpose of this work is to design a gallium nitride heterostructure field-effect transistor with an effective graphene heat-removal system and to study using numerical simulation the thermal phenomena specific to it. The object of the research is the device structure formed on sapphire with a grapheme heat-spreading element placed on its top surface and a trench in the passivation layer filled with diamond grown by chemical vapor deposition. The subject of the research is the large signal performance quantities. The simulation results confirm the effectiveness of the heat-removal system integrated into the heterostructure field-effect transistor and leading to the suppression of the self-heating effect and to the improvement of the device performance. The advantage of our concept is that the heat-spreading element is structurally connected with a heat sink and is designed to remove the heat immediately from the maximum temperature area through the trench in which a high thermal conductivity material is deposited. The results of this work can be used by the electronics industry of the Republic of Belarus for developing the hardware components of gallium nitride power electronics