Статьи журнала - Научное приборостроение
Все статьи: 1320
Статья научная
Достаточно большой круг задач измерения обусловлен необходимостью определения многомерной (векторной) характеристики состояния объекта контроля и относится по существу к задачам измерения параметров динамической системы. Текущее состояние динамической системы (ДС) представляется множеством параметров, величина которых зависит от всего предшествующего поведения системы и определяет эволюцию ее будущего поведения. При контроле такого объекта средствами измерительных систем (ИС) (класса информационно-измерительных и информационно-управляющих) существенна проблема, возникающая в условиях отсутствия воздействия некоторых параметров состояния на датчики ИС, т.е. при неполной измерительной информации. Решение проблемы получается на основе преобразования к рекурсивной форме уравнений, отражающих динамику объекта и ИС. При этом использование алгоритмов нейронных сетей с адаптивной реакцией на изменение входных данных позволяет без непосредственного применения численных методов имитировать измерение параметра состояния ДС, не воздействующего на датчики ИС.
Бесплатно
Метод математического моделирования тепловых источников в термоэлектрических элементах Пельтье
Статья научная
Статья посвящена математическому моделированию физических процессов в исполнительных устройствах на базе термоэлементов Пельтье, работающих в динамическом режиме. Выведены аналитические выражения. Указан метод их решения - численное моделирование.
Бесплатно
Метод моментов при расчете параметров каналов в микроразмерных системах
Статья научная
В работе рассмотрены результаты математического моделирования процессов массопереноса в микроразмерной системе - канале микрофлюидного чипа при электрофоретическом разделении веществ. На основе метода моментов вычислены длины каналов и времена анализов, требуемые для получения необходимого разделения двухкомпонентной смеси. Рассмотрены и проанализированы модели, описывающие влияние эффекта неравномерности заполнения канала пробой. Приведены оценки профиля конвективной скорости потока вещества на основе системы уравнений Пуассона-Больцмана при упрощающей гипотезе об отсутствии в канале градиентов теплового поля.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены прикладные элементы теории контроля и управления сложным объектом, который характеризуется многими параметрами состояния, нелинейными уравнениями динамики для этих параметров и для системы их измерения. Представление, идентификация и управление таким объектом (как нелинейной многопараметрической динамической системы, ДС) основаны на методологии нейронных сетей и даны в сопоставлении с принципами описания линейных ДС. Показано использование адаптивной схемы управления при неполной информации о модели объекта.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается метод обнаружения нестационарных процессов (сигналов) при низких ОСШ на основе посимвольного перемножения реализаций их спектров. Обосновывается выбор автоматического порога принятия решения. Приводятся результаты практического эксперимента.
Бесплатно
Метод обнаружения радиоизлучений на основе частотно-временного распределения Алексеева
Статья научная
Предлагается метод обнаружения нестационарных узкополосных радиосигналов при низких значениях отношения сигнал/шум на основе обработки их частотно-временнoго распределения плотности энергии Алексеева. По мнению авторов, материалы статьи будут интересны специалистам, занимающимся обнаружением узкополосных нестационарных процессов в шумах высокой интенсивности.
Бесплатно
Метод обнаружения сигналов диапазона ВЧ на основе двухэтапного алгоритма принятия решения
Статья научная
Предлагается метод обнаружения сигналов на основе двухэтапного алгоритма. Рассматривается один из подходов оптимизации процедур принятия решения по минимаксному критерию. Обосновывается вариант автоматического выбора порога отображения без предварительного обучения системы. Приводятся результаты практического эксперимента.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается расширенная форма трактовки обобщенной модификации преобразования Фурье (ПФ) с использованием операторной формы и концепции собственных функций. Разработанные виды обобщения ПФ процедурно связаны с вращением время-частотной плоскости (отсюда термин "вращаемое ПФ"- ВПФ) и реализуются в новых разновидностях рядов Фурье и ПФ дискретного времени. Здесь рассмотрены соотношения ВПФ с время-частотными преобразованиями, с сигналами с быстро изменяющейся частотой, возможности ВПФ при мультиплексировании и фильтрации нестационарных сигналов в информационных системах..
Бесплатно
Статья научная
Предложен ЯМР-метод определения времени спин-спиновой релаксации протонов, который позволяет оценить длительность службы моторных масел и контролировать степень износа двигателя. Апробация метода была проведена на мини-ЯМР-томографе кафедры измерительных технологий и компьютерной томографии СПбГУ ИТМО.
Бесплатно
Статья научная
В работе предлагается метод определения частот ЯМР-сигналов с визуальным контролем оптимального разделения составляющих радиочастотного сигнала на действительную и мнимую части. Разработан пакет программного обеспечения, в котором используется минимизация квадратичных отклонений обеих составляющих ЯМР-сигнала от формы расчетного контура, что обеспечивает точность определения частоты nu резонанса с погрешностью deltanu/nu ~ 10^-9 для спектрометров с высоким магнитным полем. Метод был применен для регистрации разности химического сдвига σ при изотопном замещении атомов водорода DELTA σ = σ(D2) −σ(DΗ) с поиском нелинейных эффектов при использовании магнитных полей: В = 7.049 и В = 11.747 Тл.
Бесплатно
Метод оценки параметров спектральных пиков
Статья научная
Предлагается новый экономичный алгоритм оценки параметров сигналов в масс-спектрометрии, хроматографии и др. приложениях, представляющих собой последовательность пиков на фоне шумов. Развивается традиционный подход обнаружения вершины пиков по пересечению первой производной нулевой линии. С целью повышения надежности обнаружения начала, конца, вершины и седловины между пиками, предлагается сравнивать величины производных в трех точках скользящего окна данных.
Бесплатно
Метод оценки энергетических и пространственных параметров рентгеновских и гамма-детекторов
Статья научная
Предложена математическая модель энергодисперсионного детектора рентгеновского и низкоэнергетического гамма-излучения, основанная на анализе процессов переноса фотонов и электронов высокой энергии в веществе детектора и позволяющая оценивать параметры функции отклика детектора. Методом Монте-Карло рассчитаны вероятности регистрации фотонов в различных частях функции отклика детектора. Рассчитанные данные сопоставлены с имеющимися экспериментальными данными в области энергий излучения до 2 МэВ. Проведена оценка предельного пространственного разрешения детекторов, обусловленного процессами многократного рассеяния фотонов и областями торможения электронов.
Бесплатно
Метод повышения помехоустойчивости в оптоакустической системе визуализации
Статья
При оптоакустической визуализации объект освещается коротким лазерным импульсом, и энергия поглощенного фотона преобразуется в тепло, что приводит к кратковременному локальному повышению температуры. Повышение температуры вызывает термоупругое расширение, которое вызывает локальное повышение давления и излучает акустические волны. Существуют теории для описания процесса пространственной когерентности как функции расстояния между элементами на приемной акустической антенне, что позволяет оптимизировать изображение, полученное в результате оптоакустического эффекта. Однако в этих теориях отсутствует модель шума, который вносит значительные отклонения в измерениях. Оптоакустическая томография классифицируется как метод гибридной визуализации на основе оптоакустического эффекта. Оптоакустические сигналы по своей природе регистрируются в шумной среде, а также подвержены воздействию шума компонентов системы. Поэтому важно уменьшить шум в сигналах, чтобы восстановить изображения с меньшей ошибкой. В работе приведены алгоритмы обработки акустического сигнала для получения изображения, сформированного в результате оптоакустического эффекта.
Бесплатно
Метод повышения эффективности измерителя влажности почвы
Статья научная
Предложен метод контроля влажности почв, которые являются характерными для оранжерей ботанического сада (чернозем с рыхлой кладкой зерен). Реализация данного метода позволила повысить эффективность анализа почвы на влажность в 2-4 раза по сравнению с существующими аналогами. С целью реализации предложенного метода сконструирован макетный образец измерителя и определены его основные метрологические характеристики: основная абсолютная погрешность - не более ±1.4 %; дополнительная абсолютная погрешность - не более ±3 %; суммарная абсолютная погрешность - не более ±5 % в рабочем диапазоне изменения влажности от 30 до 90 %. Установлено, что метрологические характеристики разработанного макетного образца измерителя удовлетворяют требованиям нормативной документации. Полученные теоретические и практические результаты исследований дают эффективный измерительный инструментарий в практической ботанике и растениеводстве.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена концепция, порождающая единую точку зрения на различные алгоритмы разделения смеси сигналов (РСС), включая операцию обращения многоканальной свертки первичных сигналов. Анализируется метод оценивающих функций, позволяющий объяснить структуру различных адаптивных алгоритмов, реализующих оценку размешивающей матрицы и восстановление формы сигналов, исходя из измерений их смеси. Различие большинства алгоритмов связано с выбором оценивающих функций. Задача РСС сформулирована на основе полупараметрической статистической модели и семейства оценивающих функций. На основе понятий теории группы Ли анализируется геометрическая структура множества фильтров.
Бесплатно
Статья научная
Предложен способ электрохимических измерений - прямой переменнотоковой кулонометрии - на принципах определения кулонометрической константы электрохимической ячейки, позволяющего существенно сократить время анализа по сравнению с ранее известными аналогами. Показана возможность определения хинона и гидрохинона в водных растворах. Найдены значения кулонометрических констант электрохимических ячеек для различных объемов раствора.
Бесплатно
Метод распознавания радиосигналов на основе вейвлет-пакетов
Статья научная
Предлагается метод формирования признаков распознавания сигналов на основе обработки их вейвлет-коэффициентов, рассчитанных в результате применения вейвлет-пакетов. Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований, подтверждающие контрастность сформированных признаковых пространств. Эффект достигается за счет применения более сложных процедур обработки сигналов, которые используют технику масштабно-временнóго анализа.
Бесплатно
Метод расчета потенциалов полезадающих элементов нелинейного ионного зеркала
Статья научная
Описан метод расчета неоднородного электростатического поля отражателя масс-рефлектрона. Метод позволяет рассчитать распределение осевого потенциала в отражателе, теоретически исключающее дисперсию суммарного времени пролета для осевых ахроматичных ионных пакетов в заданном диапазоне начальной энергии ионов. Методом численного моделирования проведен анализ влияния погрешностей физического синтеза поля в близком к реальному отражателе на точность фокусирования. Предложена методика расчета отражателя с неоднородным полем. Приведено описание алгоритма оптимизации потенциалов полезадающих элементов. Даны рекомендации по уменьшению времени выполнения алгоритма. Описана конструкция, используемая для проверки алгоритма оптимизации, даны результаты моделирования процессов фокусировки для ионов различных масс и различных начальных энергетических разбросов.
Бесплатно
Метод решения задачи множественного рассеяния электромагнитных волн в однородной безграничной среде
Статья научная
В статье предлагается подход к решению задачи множественного электромагнитного рассеяния на совокупности тел в однородном безграничном пространстве. Для этого рассматривается задача о множественном рассеянии двух тел, находящихся в первичном поле плоской волны. Предполагаются известными исходные невозмущенные матрицы рассеяния каждого рассеивателя. Решение строится путем учета многократного перерассеяния плоских волн между рассеивателями. Получены интегральные уравнения, позволяющие рассчитать результирующие матрицы рассеяния каждого из них и совокупную матрицу рассеяния системы, состоящей из двух рассеивателей. Показано, что решение этой задачи позволяет решить задачу о поле рассеяния произвольного числа рассеивателей. Приведены выражения для поля рассеяния в случае произвольного первичного поля. Продемонстрирована связь интегральных уравнений для задач о множественном рассеянии в однородном пространстве и о множественном рассеянии одиночного тела вблизи границы раздела. Приведены приближенные выражения для расчета поля рассеяния при множественном рассеянии.
Бесплатно
Статья научная
Уточнены области определения функции Грина для потенциала поверхностной акустической волны. Решена задача о распределении зарядов с учетом изменения амплитуды волн под электродами встречно-штыревого преобразователя. Исходное интегральное уравнение с разностным ядром, моделирующее распределение за-рядов под электродом бесконечной длины, с помощью интегрирования по частям сведено к дифференци-ально-разностному уравнению, решение которого получено в замкнутой форме.
Бесплатно
