Статьи журнала - Научное приборостроение
Все статьи: 1299
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
Статья научная
Рассмотрен метод формализации исходных данных, описывающих поведение систем управления (СУ), путем получения структуры Крипке и набора темпоральных формул на основе набора прецедентов работы системы. Процесс формализации рассмотрен на примере описания работы автоматизированного анализатора уровня активности холинэстераз плазмы и эритроцитов крови человека "Гранат-4". Полученное описание может служить основой как для реализации программного обеспечения СУ, так и для анализа и исследования особенностей работы СУ с помощью методов Model checking, формальных методов верификации или средств построения и контроля сценариев проверки.
Бесплатно
Методика импульсных измерений удельного сопротивления полупроводниковых пластин
Статья научная
Описана методика автоматизированных измерений удельного и поверхностного сопротивлений полупроводниковых пластин произвольной формы толщиной 0.2-400 мкм по методу Ван-дер-Пау в импульсном режиме с использованием экспериментальной установки. Установка включает в себя компьютер IBM PC, цифровые вольтметры В7-21А, программно управляемый генератор импульсов, устройство выборки-хранения, программно управляемый коммутатор и адаптер-мультиплексор. Она обеспечивает автоматическое переключение зондовых контактов, программируемое задание импульсов напряжения и тока длительностью 10-40 мкс, измерение поверхностного сопротивления в диапазоне 0.05-22·10^6 Ом, удельного сопротивления в диапазоне 2·10^−3 - 10^6 Ом·см при толщине пластины 400 мкм с выводом результатов на монитор и принтер. Погрешность измерения сопротивлений не более 0.8 %.
Бесплатно
Методика исследования ветвления трещины при низкотемпературных натурных испытаниях
Статья научная
Разработана методика испытаний сосудов высокого давления с искусственным дефектом (надрезом) внутренним давлением с регистрацией данных в режиме реального времени для исследования ветвления трещины в цилиндрических оболочках. Проведена серия натурных испытаний сосудов высокого давления из стали-55 с продольным надрезом в средней части сосуда. Проведен анализ вида разрушения в зависимости от начального надреза. Определены критические значения разрушающего давления для ветвления трещины.
Бесплатно
Статья научная
Предметом исследования является методика (принципы) построения модели детектора гамма-излучения на основе кристалла из особо чистого германия. Для исследования по методу Монте-Карло созданы компьютерные модели двух разных по эффективности детекторов, имитирующие процесс регистрации гамма-излучения в объеме кристалла с учетом основных процессов, протекающих в кристалле детектора. Получены результаты сравнения расчетной эффективности отклика детекторов и их моделей, построенных по одной методике, но с разными входными параметрами. Установлена успешная с точки зрения эффективности регистрации схема построения модели детектора, определены геометрические параметры основных элементов детектора. Развитие такого подхода позволяет создавать модели детекторов на основе особо чистого германия с помощью стандартной процедуры. Результаты исследования будут полезны при разработке гамма-спектрометров или их калибровке перед началом использования.
Бесплатно
Методика обработки данных при плавлении продуктов полимеразной цепной реакции в реальном времени
Статья научная
В статье изложены результаты разработки методики обработки данных для получения высокого разрешения при плавлении продуктов полимеразной цепной реакции (ПЦР) в реальном времени. В работе использован способ аппроксимации производной кривой плавления ДНК с помощью производной сигмоидальной функции (СФ) с одновременной компенсацией дрейфа нулевой линии и фильтрацией шума. Предлагаемая методика позволяет уменьшить шаг дискретности измерения температуры плавления Tm для экспериментальной кривой плавления с шагом 1 ºС до величины 0.1 ºС и менее, а также уменьшить влияние на погрешность измерения температуры плавления Tm шумов и дрейфа нулевой линии.
Бесплатно
Методика определения разброса температур по лункам анализаторов нуклеиновых кислот
Статья научная
В работе предложена усовершенствованная методика определения разброса температур по лункам на основе нелинейной аппроксимации сигмоидальной функцией (СФ) сигналов флуоресценции при плавлении ДНК. Использованы флуоресцентные зонды с высокой температурной зависимостью (порядка 15 % К-1). Результаты представлены в табличном и графическом виде. Показано, что температура плавления ДНК во всех пробирках и их среднее значение соответствуют абсолютной шкале температуры в °С. Получены следующие результаты: разброс температур не более ±0.2 °С, среднее значение температур плавления ДНК всех пробирок равно T mс = 80.82 °С. Максимальное отклонение температуры по 6 группам по 16 пробирок (4 × 4) от среднего значения составляет 0.15 °С и не превосходит предельно допустимых значений ±0.2 °С. Предложено использовать полученные результаты для выравнивания каналов управления элементов Пельтье, настройки, калибровки и проверки тепловых параметров анализаторов нуклеиновых кислот.
Бесплатно
Статья научная
Целью данной работы является разработка методики и алгоритмов математической обработки изображений для построения трехмерных моделей металлических структур с использованием статистических параметров их двумерных изображений. В качестве объектов исследования были выбраны несколько металлических образцов, представленных в виде многогранников. Изучение данных металлических образцов позволило протестировать метод восстановления трехмерной структуры по двумерным изображениям трех плоских срезов, полученных по технологиям подготовки микрошлифов.
Бесплатно
Методика оценки эффективности моделей и обнаружения масс-спектрометрических пиков
Статья научная
В статье приведены результаты экспериментальных исследований выходных сигналов квадрупольного масс-спектрометра на базе автоматизированного комплекса, содержащего квадрупольный масс-спектрометр МХ-7306. Разработаны методика оценки эффективности моделей сигналов и оптимальный вариант корреляционного алгоритма сглаживания, обнаружения и идентификации масс-спектрометрических пиков; приведены аналитические выражения эффективности моделей пиков для различных аппроксимаций. Методика позволяет проводить выбор наилучшей с точки зрения вероятности правильного обнаружения аппроксимации масс-спектрометрического пика в каждом конкретном случае.
Бесплатно
Статья научная
В работе обсуждается применение атомно-силовой микроскопии (АСМ) для биологических, медицинских и других задач. Предложена методика поточечных измерений рельефа, сил взаимодействия и локальных свойств объектов. Так как латеральное движение зонда происходит вне контакта с изучаемой поверхностью, то влияние боковых сил полностью исключается. Описываются принцип работы, возможности и преимущества методики. Экспериментально подтверждается возможность комплексного подхода к изучению в АСМ.
Бесплатно
