Статьи журнала - Научное приборостроение
Все статьи: 1399
Обзор способов практического применения активных магнитных подшипников
Статья обзорная
Рассматриваются способы практического применения активных магнитных подшипников (АМП) в различных отраслях промышленности. Обосновывается целесообразность использования АМП вместо традиционных подшипниковых узлов в таких отраслях, как авиация, энергетика, высокоскоростное машиностроение, медицинская техника, станкостроение, газотранспортный сектор. Приводится сравнение технических характеристик трех видов подшипниковых узлов — АМП, подшипники качения, подшипники скольжения.
Бесплатно
Статья обзорная
Обзор посвящен рассмотрению поверхностных явлений и явлений переноса, возникающих при течении жидкости. Поверхностные явления рассматриваются применительно к возникающему при искривлении границы раздела фаз поверхностному давлению, а также касательному напряжению, вызванному градиентом коэффициента поверхностного натяжения. Основное внимание в обзоре уделено явлению переноса импульса при ламинарном течении жидкости и тесно с ним связанным явлениям тепло- и массопереноса. Все явления переноса рассматриваются с единых позиций теории подобия, что позволяет легко экстраполировать результаты для одного из них на другие. Большое внимание уделено критериям подобия, фигурирующим в этих процессах и позволяющим прозрачно наблюдать все их огромное многообразие. При этом широко используется формализм теории пограничного слоя, справедливый для всех указанных явлений переноса. В приложениях рассмотрены методы теории подобия применительно к рассматриваемым явлениям переноса, кратко описаны некоторые аспекты турбулентного течения. Изложенные материалы могут быть использованы в практике научного приборостроения.
Бесплатно
Обнаружение локальных объектов на цифровых микроскопических изображениях
Статья научная
Рассмотрена задача обнаружения локальных объектов, малых по сравнению с размерами изображений. Показана необходимость двух этапов решения задачи - предварительной обработки изображения и поиска объектов. Предварительную обработку составляет обостряющая фильтрация изображения фильтром Тихонова или Винера, предназначенная для разделения слипшихся объектов и их нормализации. Кроме того, на этом этапе устраняется фоновая составляющая изображения. Описан алгоритм поиска объектов, использующий формирование пороговой поверхности обнаружения. Экспериментально показано, что эффективность обнаружения превышает 90 % при времени обработки одного изображения размером 256 × 256 менее 60 мс.
Бесплатно
Обнаружение сигналов на фоне Марковской реверберационной помехи
Статья научная
В статье рассматривается вопрос оптимального обнаружения сигнала на фоне реверберационной помехи, которая представляется в виде стохастического дифференциального уравнения. На основании полученного представления предложен эффективный алгоритм обнаружения детерминированного гидроакустического сигнала на фоне реверберации и приведены результаты математического моделирования.
Бесплатно
Обобщенная функция неопределенности
Статья научная
Одним из фундаментальных понятий теории сигналов, лежащей в основе теории фильтрации и обнаружения сигналов, является функция неопределенности. Она широко используется при выборе классов сигналов в связи, радиолокации, гидроакустике. В настоящей статье проведено обобщение и построение широкополосной функции неопределенности сигналов, определенной на двухпараметрической группе преобразований. Рассмотрены свойства и общие условия ее аппроксимации узкополосной функцией неопределенности.
Бесплатно
Обобщенные адаптивные нейронные фильтры и фильтры на основе нейронной сети
Статья научная
Рассмотрены структура и свойства группы нелинейных адаптивных фильтров (НАФ), построенных на нейронах и на основе нейронных сетей. Приведены показатели точности: верхняя граница и абсолютное значение средней ошибки фильтров. Такие НАФ являются расширением класса стековых фильтров, превосходят их по уровню подавления шума и могут использоваться для улучшения качества сигналов и изображений.
Бесплатно
Статья научная
В работе проведен анализ влияния наборов углов падения светового пучка прибора на характер решения математически некорректной обратной задачи эллипсометрии. Показано, что существование только одного набора углов падения, на котором реализуется правильный предельный переход к идеальной ситуации, и заметный разброс оптимальных значений d opt и n opt параметров пленки по угловым комплексам некоторого множества этих комплексов не является ограничивающим возможности метода фактором. Более того подобные общие свойства угловых комплексов приводят к дополнительным возможностям метода решения математически некорректной обратной задачи. Рассмотрена также роль угла Брюстера в формировании используемых для решения обратной задачи комплексов углов падения.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен способ решения математически некорректной обратной задачи эллипсометрии, основанный на использовании некоторого множества наборов углов падения светового пучка на образец. Показано, что решение обратной задачи на множестве наборов углов падения приводит к относительной простоте и надежности процесса решения, а также к большой точности, с которой определяются все четыре параметра отражающей системы со сверхтонкой пленкой. Предложенный способ решения позволяет преодолеть существенные трудности, возникающие, из-за сверхмалой толщины пленки, и в идеальном случае, когда отсутствуют экспериментальные ошибки, но применяется традиционный подход к решению обратной задачи относительно всех 4 параметров однослойной отражающей системы.
Бесплатно
Обработка данных в задачах электрофореза
Статья научная
Электрофоретические задачи требуют обработки данных. В работе рассматриваются методы сглаживания и поиска экстремумов для задач капиллярного электрофореза. Эти методы могут применяться и для многих других задач. В работе также рассмотрены методы для просчета некоторых параметров гауссовых пиков. Это может помочь в количественном анализе.
Бесплатно
Обработка сигналов волновой природы. Обнаружение слабого сигнала
Статья научная
Рассматриваются традиционные статистические и нетрадиционные когерентные методы обнаружения слабого сигнала на фоне высокого шума в их сравнении. Доказывается, что когерентные методы обнаружения более чувствительные по отношению сигнал/шум, чем статистические. Предлагаются технологии когерентной обработки сигналов с экспонированием, позволяющие повышать чувствительность обнаружения сигнала в реальных условиях на 20 децибел.
Бесплатно
Обсчет пиков в задачах электрофореза
Статья научная
Электрофоретические задачи требуют обработки данных. В работе рассматриваются методы для обсчета данных в задачах электрофореза ДНК. Эти методы могут применяться и для многих других задач. Работа посвящена в основном методам просчета параметров гауссовых пиков. Это может помочь в количественном анализе.
Бесплатно
Статья научная
Электрические и магнитные поля, однородные по Эйлеру, являются удобным инструментом для разработки электронно- и ионно-оптических систем. Принцип подобия траекторий в таких полях, впервые примененный Ю.К. Голиковым, позволяет более осмысленно и целенаправленно синтезировать спектрографические корпускулярно-оптические системы при использовании полей, принадлежащих этому классу. Как результат, аналитические выражения для лапласовых потенциалов однородных по Эйлеру полей являются серьезным подспорьем при разработке подобного рода оптических схем. Данная работа посвящена рассмотрению общих формул алгебраически-дифференциального вида, с помощью которых могут легко генерироваться трехмерные однородные гармонические функции, описывающие соответствующие электрические и магнитные поля.
Бесплатно
Статья научная
Работа направлена на исследование взаимодействия однокомпонентного сферического датчика напряженности электрического поля с разомкнутой системой чувствительных электродов с электрическим полем вблизи проводящей заземленной плоскости. Роль чувствительных электродов выполняют пустотелые сферические сегменты с угловым размером Θ0, диаметрально расположенные на виртуальной сфере радиуса R. Построена краткая теория взаимодействия датчика с полем вблизи проводящей плоскости. В основу теории легли основные уравнения, необходимые для построения математической модели датчика, позволяющие определять электрические заряды q1 и q2 на чувствительных электродах, напряжение холостого хода Uхх между чувствительными электродами и межэлектродную емкость С. Составлена математическая модель датчика и проведено математическое моделирование. В результате математического моделирования получены численные значения межэлектродной емкости C, дифференциального заряда Δq = q1 – q2 и напряжений холостого хода Uхх. Численные значения получены при изменении расстояния d от центра датчика до проводящей плоскости для различных угловых значений Θ0 сферических сегментов. Для удобства при расчетах использовалось не расстояние d, а относительный параметр α = R / d, характеризующий пространственный диапазон измерения. Пространственный диапазон измерения изменялся в пределах 0 < α ≤ 1 с шагом 0.1. Угловой размер сферических сегментов Θ0 изменялся от 30° до 90° с шагом в 15°. Исследования показали, что в качестве выходного сигнала датчика следует выбрать Uхх при угловых размерах сферических сегментов Θ0 ≤ 45°. Такой выбор обеспечит датчику погрешность, вызванную влиянием проводящей плоскости, не превышающую δ ≤ 4.77% во всем пространственном диапазоне измерения 0 < α ≤ 1. При уменьшении пространственного диапазона до α = 0.5 погрешность датчика не превысит δ ≤ 0.36%. Результаты исследования подтвердили возможность использования датчика вблизи проводящей заземленной плоскости.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена разработке и исследованиям однокристального приемного модуля со встроенной антенной, построенного по HEMT-технологии на основе наногетероструктур GaN на подложках сапфира. Модуль предназначен для работы в диапазоне 66-67 ГГц и может быть использован для систем сотовой связи 5G. Измерения изготовленных образцов показали его работоспособность в диапазоне 66-67 ГГц и достижение выходной мощности в передающем тракте более 10 дБм, а диапазона перестройки гетеродина - более 2 ГГц.
Бесплатно
Оперативный измеритель коэффициента сжимаемости газов и их смесей
Статья научная
При определении расходов природного газа сужающими устройствами, а также при пересчете объемов газа. добытого или переданного при рабочих условиях, к стандартным кубометрам требуется знание его коэффициента сжимаемости (k). В настоящее время его определяют расчетным путем. При этом в зависимости от состава газа, а также величин рабочих давлений и температур возможные величины погрешностей расчетной величины k относительно реальной достигают 2–5%, что при больших объемах потребления газа и его высокой стоимости составляет десятки и сотни миллионов рублей, которые переплачивает одна из сторон — продавец или покупатель — при покупке газа. Рассматривается экспериментальный метод определения величины k, основанный на определении плотности газа по его диэлектрической проницаемости, обладающий более высокой оперативностью и существенно более низкой погрешностью. Приводятся экспериментальные данные определения величины k, полученные с помощью СВЧ- и КВЧ-резонаторов при использовании углекислого газа в диапазоне давлений ~20–40 атм при температуре ~30 °C и ~18 °C. Полученные данные сравниваются с контрольными kконтр (взятыми из литературы). Разница между kконтр и экспериментальными значениями kэксп в большинстве случаев не превышает ~0.5%.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены элементы метода определения динамики нелинейного многопараметрического объекта (системы) на основе моделирования с использованием сети с симметричной функцией преобразования нейронов. Обученная сеть способна аппроксимировать динамику объекта и подсистемы его контроля в пространстве параметров состояния.
Бесплатно
Определение дисперсии магнитного момента наночастиц в магнитной жидкости
Статья научная
На начальном участке кривой намагничивания парамагнетика его намагниченность по теории Ланжевена пропорциональна квадрату магнитного момента Р парамагнитных частиц: М нач = nP 2 B /(3 kT ), где n - концентрация частиц, В - индукция магнитного поля, Т - температура, k - постоянная Больцмана. Намагниченность насыщения, измеряемая на конечном участке кривой намагничивания, пропорциональна магнитному моменту в первой степени: М нас = nР. При наличии дисперсии магнитного момента частицы измеряемые намагниченности М нач и М нас усредняются. В результате получается М нач = n ( Р 2) ср В /(3 kТ ), М нас = = nP ср, где ( Р 2) ср и Р ср - средние значения Р 2 и Р. Так как значение магнитного момента конкретной парамагнитной частицы является случайной величиной, при любой функции распределения частиц по значениям Р дисперсию распределения Д можно находить по формуле Д = ( Р 2) ср - ( Р ср) 2, получив значения ( Р 2) ср и ( Р ср) 2 из экспериментальной кривой намагничивания. Метод проиллюстрирован определением дисперсий распределения магнитных моментов наночастиц 3 магнитных жидкостей.
Бесплатно
Определение значений присоединенных масс воды при вертикальных колебаниях волномерных буев
Статья научная
Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований значений присоединенных масс воды при вертикальных колебаниях волномерных буев. На основе полученных результатов произведен расчет вертикальной качки буя. Результаты расчета сопоставлены с экспериментальной характеристикой вертикальной качки, полученной в бассейне. Сравнение экспериментальной и расчетной кривых дает хорошие результаты. На основе результатов выполненной работы можно рекомендовать полученные значения присоединенных масс для использования в инженерных расчетах.
Бесплатно
Определение комплексообразующей способности природных вод методом электроинжекционного анализа
Статья научная
На примере модельных растворов, приготовленных разбавлением торфогуминового экстракта, показана возможность определения комплексообразующей способности природных вод методом электроинжекционного анализа.
Бесплатно
Определение магнитных и диэлектрических свойств связанной воды с помощью индуктивных l-ячеек
Статья научная
Разработан способ совместного определения магнитной и диэлектрической проницаемостей веществ с помощью соленоидальных L-ячеек. Данным методом установлено, что состояние связанной воды вблизи поверхности ряда твердых тел может быть парамагнитным за счет селекции ее молекул по спиновым модификациям.
Бесплатно
