Статьи журнала - Научное приборостроение
Все статьи: 1362
Статья научная
На основе признанных вероятностных моделей распределения времен первого отказа технических устройств дана оценка вероятности получения ошибочного результата генетического анализа при реализации полимеразной цепной реакции в реальном времени. Использованы модели плотности распределения вероятности времен первого отказа из множества распределений Вейбулла с различными параметрами. Большая часть временных оценок построена, исходя из распределения Вейбулла с параметром 1, что совпадает с наиболее признанным экспоненциальным законом распределения времен отказа. Исследованы случаи малых времен непрерывной работы прибора (от 100 до 1200 ч). Используя понятие "слабого звена" как наиболее вероятно отказывающего блока, а также элемента в соответствующем блоке, подтверждено, что в рассматриваемых условиях более, чем в 65% случаев, отказ прибора вызван отказом именно соответствующего элемента. При этом часто применяемая гипотеза отказа единственного элемента, например, при построении таблицы функций неисправностей, недостаточно обоснована даже при малых временах непрерывной работы прибора. Полученные оценки могут быть ориентиром при прогнозировании времен безотказной работы в условиях, когда замена элементов (блоков) практически невыполнима. В случае использования вероятностной модели – распределения Вейбулла с параметрами 1.5 и 2, что предполагает возрастание вероятностей отказа на больших временах, оценочные значения вероятности отказа для времен непрерывной работы до 700 ч уменьшаются примерно вдвое по сравнению с экспоненциальным законом.
Бесплатно
Статья научная
На примере работы прибора для проведения генетического анализа серии "НАНОФОР 05" рассмотрены источники возможной ошибки, связанные с работой человека-оператора. На основе известных моделей и эмпирических параметров проведена классификация и схематизация ошибок, характерных для различных этапов работы. Предложенные схемы и алгоритмы расчета могут быть обобщены на случай работы с приборами других типов, предполагающих диалоговый режим взаимодействия оператор – прибор. Также описан один из известных тестов на развитие внимательности, относящийся к корректурным пробам, работа с которым может уменьшить число ошибок, вызванных влиянием человеческого фактора. В целом фактор субъективных человеческих ошибок менее значим по сравнению с отказами элементов приборов или/и некорректностью формирования информативного сигнала — кинетической кривой полимеразной цепной реакции в реальном времени, например, по причине ингибирования реакции, образования пузырей в реакционной камере и т.п.
Бесплатно
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОБЪЕМНОГО ЗАРЯДА НА РАЗРЕШЕНИЕ ИОН-ДРЕЙФОВОГО СПЕКТРОМЕТРА
Статья научная
В работе представлена аналитическая модель, которая описывает динамику ионного облака с учетом действия объемного заряда при движении в ион-дрейфовом спектрометре, начиная с области ионообразования на стадии формирования ионного импульса затвором, и дальнейшем дрейфе сформированного ионного импульса в сторону коллектора. Представленная модель позволяет оценить степень влияния объемного заряда на возможные потери ионов и разрешение ион-дрейфового спектрометра. Влияние объемного заряда становится заметным начиная с плотности ионов 106 см–3. Сравнение результатов, полученных с помощью аналитической модели, с результатами численного решения исходных уравнений показывает, что они практически совпадают.
Бесплатно
Статья научная
Из литературы известно, что многие из существующих алгоритмов генерации случайных чисел или псевдослучайных последовательностей не способны в полной мере обеспечить требуемый уровень безопасности, что послужило ключевой причиной развития генераторов случайных чисел или псевдослучайных последовательностей на новых принципах. Проведены исследования временнх реализаций последовательности случайных чисел, полученных на основе квантовых процессов. Показано, что методы нелинейной динамики используются достаточно редко для исследования их свойств. Выполнено моделирование последовательности случайных чисел, полученных на основе квантовых процессов, и проведен количественно-качественный анализ их свойств с помощью методов нелинейной динамики. Установлено, что временне реализации последовательности случайных чисел, полученные на основе квантовых процессов, обладают повышенной скрытностью от постороннего наблюдателя и являются достаточно близкими к белому шуму. Указано, что такие последовательности случайных чисел, при соответствующей адаптации, могут найти применение для использования в современных системах передачи данных, т.к. обладают приемлемым значением пикфактора.
Бесплатно
ОЦЕНКА СВОЙСТВ ХАОТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА НАДЕЖНОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Статья научная
Осуществлен выбор хаотических сигналов (ХС), синтезированных с помощью различных генераторов хаотических сигналов (ГХС) для обеспечения надежной передачи данных в системах, с помощью показателей надежности. Указано, что в литературе проводится неполный или частичный анализ свойств ХС, синтезированных с помощью различных ГХС, по показателям надежности. Методами имитационного моделирования для каждого из выбранных ГХС был сгенерирован ряд последовательностей для дальнейшей оценки их свойств с помощью значений максимального бокового пика автокорреляционной функции (АКФ) и пик-фактора сигнала, как одних из самых важных показателей надежности. Приведено их математическое описание и требования, которые они выдвигают к используемым сигналам. Дана содержательная формулировка задачи выбора ХС, синтезированных с помощью ГХС для обеспечения надежной передачи данных в системах, с помощью указанных показателей. Приведено ее математическое описание. Проведены расчеты значений максимальных боковых пиков АКФ и пик-фактора разнообразных ХС, сгенерированных с помощью методов имитационного моделирования. Сравнительный анализ полученных результатов позволил разделить исследуемые ХС, синтезированные с помощью ГХС, на три группы: удовлетворяют выдвигаемым требованиям, частично удовлетворяют выдвигаемым требованиям и не удовлетворяют выдвигаемым требованиям. На основе полученных данных осуществлен выбор ХС, синтезированных с помощью различных ГХС, для обеспечения надежной передачи данных в системах. Приведено краткое описание полученных результатов. Показано, что, помимо ХС, полностью удовлетворяющих выдвигаемым требованиям, а также не удовлетворяющих им, существует большая группа различных ГХС, которые частично удовлетворяют выдвигаемым требованиям. Указано, что при использовании таких ГХС в системах необходимо обращать внимание на их свойства и выбирать такие начальные условия и значения управляющих параметров ГХС, при которых формируемые ХС будут обладать требуемыми характеристиками.
Бесплатно
Статья
В данной работе были рассмотрены методы классификации в машинном обучении, проведена оценка применимости классификаторов в задаче распознавания типа газа и его концентрации в смеси. В ходе исследования были сформированы теоретические значения водорода, углеводородов и их смесей в соотношении 20, 50 и 80%, и оценка классификаторов проводилась на экспериментальных данных, полученных с термокаталитического сенсора. Представленные классификаторы позволили определить тип газа с точностью до 87.5%.
Бесплатно
Об активной и реактивной мощностях в электроосмотическом преобразователе нового типа
Статья научная
В работе рассматривается баланс энергии в электроакустическом преобразователе нового типа, приводятся выражения мощности для мгновенных и средних за период колебаний значений токов проводимости и смещения. Показывается, что единственным источником энергии в рассматриваемом электроакустическом преобразовании является ток проводимости с отличной от нуля средней мощностью. Делается достаточно тривиальный вывод об обязательном наличии ионов в рабочей жидкости электроакустического преобразователя. Показывается, что усредненная мощность тока смещения в указанном преобразователе близка или равна нулю. Это происходит либо вследствие выполнения условий применимости уравнений электрогидродинамики, либо из-за разности фаз колебаний плотности тока смещения и вектора электрической напряженности, либо по обеим причинам одновременно. Полученные результаты могут быть востребованы при проектировании излучателей нового типа
Бесплатно
Статья научная
В работе предложен алгоритм, улучшающий пространственное разрешение сканирующих зондовых микроскопов (СЗМ), оснащенных серийными оптическими датчиками линейных перемещений. Результаты работы алгоритма демонстрируются на СЗМ-изображениях тестовых объектов.
Бесплатно
Статья научная
В работе вычислялся телесный угол, стартовав в пределах которого электроны попадают на детектор цилиндрического зеркала. Радиус наибольшего отклонения электронов от внутреннего цилиндра получен в виде ряда, который обеспечивает хорошую точность для углов до 20°. Решение уравнения движения электронов в цилиндрическом зеркале, полученное в виде ряда Тэйлора, показало хорошее совпадение с результатами прямого интегрирования модифицированного уравнения движения.
Бесплатно
Об аппаратной функции электростатических электронных спектрометров
Статья научная
В статье критически изучается понятие аппаратной функции электронных спектрометров, его генезис; строится безразмерная математическая модель, с помощью которой выводится строго определенная и однозначная интегральная связь между энергетическим спектром источника f(E) и регистрируемым на детекторе током J(U) в зависимости от энергии настройки прибора U. Показано, что аппаратная функция всегда зависит только от отношения (E / U), а не от разницы (E - U) и не от обратной величины (U / E), как это декларируется в ряде публикаций. Кроме того, показано, что возникающее уравнение по своей математической природе относится к типу Вольтерра I рода, а не Фредгольма I рода. В статье приводится ряд конкретных конструкций аппаратной функции и описываются их общие качественные свойства.
Бесплатно
Статья научная
Анализируется новая концепция эффективного потенциала, предложенная М.Ю. Судаковым и М.В. Апацкой. Указанная концепция разработана на основе огибающих стробоскопических выборок координат и скоростей ионов в радиочастотном квадрупольном поле и представляется весьма интересной. Однако предлагаемые формулы не вполне корректны и требуют некоторого уточнения.
Бесплатно
Статья научная
Публикация продолжает исследование новой концепции эффективного потенциала, которая была предложена М.Ю. Судаковым и М.В. Апацкой. Рассматриваются способы восстановления математической корректности рассуждений авторов, приводятся уточненные формулы.
Бесплатно
Об одном классе электростатических полей с пространственно-временнoй фокусировкой (1989 г.)
Статья научная
В статье определен новый (на тот момент — 1989 г.) класс электростатических полей, в котором осуществляется пространственно-временнáя фокусировка в направлении разделения ионов по времени пролета, проанализированы его свойства. Описывается общий подход к синтезу потенциалов с идеальной пространственно-временнóй фокусировкой, впоследствии с успехом использованный Ю.К. Голиковым при синтезе конкретных конфигураций для многооборотных времяпролетных масс-анализаторов. Поле, рассмотренное в данной работе в качестве основного примера, получило широкую известность в силу использования его впоследствии в новом классе масс-спектрометрических приборов — электростатических ловушках "Орбитрап"™ с Фурье-анализом.
Бесплатно
Об одном методе расчета электростатических полей с осевой и трансаксиальной симметрией
Статья научная
Предложен метод расчета осесимметричных и трансаксиальных полей, основанный на разбиении потенциала на два слагаемых. Основное слагаемое является гармонической функцией двух переменных η = ln(ρ / ρ 0) и z, удовлетворяющей заданным граничным условиям. Гармоническая составляющая потенциала находится аналитически с помощью методов теории функций комплексной переменной. Второе слагаемое является решением неоднородного уравнения с нулевыми граничными условиями Дирихле и может быть найдено численно с необходимой точностью.
Бесплатно
Статья научная
В качестве основной физической модели нового вида электроакустического преобразования предлагается использовать теорию такого электрокинетического явления, как электроосмос. Приводятся основные детали теории преобразования и связанных с ним гидродинамических и электрических параметров. Рассматривается гидродинамика стационарного электроосмотического движения жидкости в капилляре. Приводятся выражения для скоростей потоков в условиях наличия суммарного течения двух потоков: течения Пуазейля и элетроосмотического течения. Приводится также обобщение гидродинамики электроосмотического потока на произвольную капиллярно-пористую среду. Акустические аспекты теории предполагается рассмотреть во второй части настоящей работы.
Бесплатно
Статья научная
Предложены необходимые уравнения и краевые условия для описания акустических полей, вызываемых электрокинетическими явлениями: наличием двойного электрического слоя и приложенного электрического поля, являющегося суммой постоянного поля и электрического поля, несущего акустическую информацию. Уравнения рассматриваются для вязкой несжимаемой и сжимаемой жидкостей при условии расчета соответственно гидродинамики стационарного электроосмотического процесса и акустического процесса. Из полученных выражений видно, что процессы, происходящие при акустическом электроосмосе, имеют как много общего, так и содержат некоторые отличия от процессов классического электроосмоса. Разработанная в работе физическая модель и полученные соответствующие математические выражения позволяют рассчитывать акустические характеристики излучателя, основанного на наличии электрокинетических явлений, и оптимизировать его устройство. Полученные результаты могут использоваться в научном приборостроении.
Бесплатно
Об одном подходе к обобщению теории сигналов и систем
Статья научная
В статье развивается теоретико-групповой подход, позволяющий с единых позиций трактовать значительный круг теории сигналов: выявление структуры, возможность представлений сигналов и их линейных комбинаций, классификация по признаку преобразований, - что является базой для разработки единых методов решения соответствующих задач обработки сигналов. На основе представления сигналов определяются их основные частотно-временн∉е характеристики, обобщается корреляционно-спектральная теория, проводится классификация. Предлагаемый подход является конструктивным при построении систем связи и средств обнаружения сигналов, подверженных влиянию эффекта Доплера и другим преобразованиям.
Бесплатно
Об одном подходе к решению задач сверхпомехоустойчивого приема сигналов
Статья научная
Рассматриваются ограничения на фундаментальные решения задач теории оптимального приема сигналов, связанные с использованием исключительно метрики функционального гильбертова пространства. Для их преодоления предлагается диверсифицировать критерии оценки уклонения входного процесса от передаваемого сообщения за счет использования метрик, определенных в различных функциональных пространствах, отдавая предпочтение тем, в которых обеспечивается наибольшее приращение нормы, обусловленное наличием сигнала. Показано, что с точки зрения технической реализации выбор метрики и соответственно функционального пространства определяет способ детектирования, а структуру приемника, т. е. способ обработки сигналов определяет вид функционала в выбранном функциональном пространстве. Экстремальное значение функционала является критерием оптимальности приемника для данного функционального пространства. На основании повторяемости колебаний одного и того же вида или формы предлагается решать главную задачу формирования функционального пространства - выявление постоянного интервала, удовлетворяющего требованиям актуальной бесконечности и позволяющего осуществлять измерения любых статистических моментов, в том числе нечетных, среди которых наиболее информационными и экономичными, по Колмогорову, являются моменты первого порядка. Именно их предлагается использовать для сверхпомехоустойчивого приема сигналов.
Бесплатно
Об особенностях метрологического обеспечения эллипсометрии. Новый метрологический критерий
Статья научная
Рассмотрены особенности метрологического обеспечения эллипсометрии. Предложен новый подход к метрологии эллипсометрии, в рамках которого разброс экспериментальных значений поляризационных углов Ψ и Δ по измерительным зонам рассматривается как объективный метрологический критерий. Приведены экспериментальные результаты по межзонному разбросу углов Ψ и Δ на образцах со сверхтонкими поверхностными пленками.
Бесплатно
Статья научная
Представлен алгоритм решения проблемы оси применительно к методу граничных интегральных уравнений, в котором интегральное уравнение с помощью метода коллокации и метода прямого интегрирования трансформируется в матричное уравнение. При формировании матрицы особое внимание уделено особенностям ядра интегрального уравнения, расположенным вблизи оси.
Бесплатно
