Теоретические исследования. Рубрика в журнале - Научное приборостроение
Статья научная
Построена динамическая модель изменения координат и скорости произвольного объекта по доплеровским измерениям трех спутников, позволяющая осуществить апостериорную оценку навигационных параметров известными методами теории стохастической фильтрации по кодовым измерениям псевдодальности и доплеровским измерениям четвертого спутника.
Бесплатно
Аппроксимация многомерных функций
Статья научная
Предлагается представление непрерывной функции нескольких переменных в виде взвешенной суммы одномерных функций, определенных на обобщенном базисе, сформированном как линейная суперпозиция аргументов исходной функции. Рассматриваемый подход адаптирован к структуре оптимального фильтра и является основой теории сплайн-фильтрации, развиваемой авторами, и может быть использован при решении задачи приема сигналов на фоне шумов и помех, описываемых нелинейными стохастическими дифференциальными уравнениями. В дальнейших публикациях планируется более подробно рассмотреть эти вопросы.
Бесплатно
Вывод аналитического выражения для разности хода лучей, прошедших интерферометр Жамена
Статья научная
Выбран интерферометр Жамена для функционирования системы обработки голографических интерферограмм с применением двухчастотного излучения. Приведены оптическая схема прохождения световых лучей через пластины интерферометра Жамена и схема к расчету разности хода лучей в интерферометре. Получены результаты анализа интерферометра в строгом изложении. Выведено аналитическое выражение для разности фаз лучей, прошедших интерферометр Жамена.
Бесплатно
Статья научная
Проведен подробный вывод полученных ранее выражений для расчета радиационного давления в идеальной жидкости. Проведен также вывод отсутствовавших ранее соответствующих выражений для составляющей радиационного давления в вязкой среде, обусловленной взаимодействием падающей и рассеянной волн. Эти выражения, будучи по форме схожими с выражениями для идеальной среды, позволят применять всю наработанную для идеальной среды технику расчетов радиационного давления.
Бесплатно
Статья научная
Проведены расчеты энергетического уровня дефекта замещения для случая нейтрального зарядового состояния теллура в полупроводниковом кристалле теллурида кадмия. Определена его геометрия, а также исследовано влияние трех типов деформаций на положение энергетических уровней в запрещенной зоне полупроводника. Показано, что наиболее эффективной деформацией является одновременная деформация в двух направлениях, которая приводит к уширению запрещенной зоны и расхождению уровней дкфекта в направлениях валентной зоны и зоны проводимости.
Бесплатно
Исследование алгоритмов отбраковки выбросов в масс-спектрометрических сигналах
Статья научная
Описываются результаты исследования нескольких типов алгоритмов отбраковки выбросов и сглаживания в масс-спектрометрических сигналах. Исследование проведено с помощью вычислительного эксперимента с использованием компьютерных моделей масс-спектрометрических сигналов, искаженных шумами и выбросами. Показаны преимущества модифицированного для масс-спектрометрии алгоритма Rousseeuw, основанного на вычислении квадратов медиан разности текущих отсчетов сигналов.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена анализу устойчивости решения математически некорректной обратной задачи эллипсометрии, полученного на основе предложенного ранее метода последовательных приближений. Показано, что одной из главных причин появления неустойчивости решения является использование в вычислительном процессе традиционной схемы применения метода Бокса. При этом определены основные признаки, указывающие на неустойчивость решения обратной задачи. В целях повышения точности вычислительного процесса и обеспечения устойчивости решения обратной задачи существенно модифицирован комплексный метод Бокса.
Бесплатно
Метод аппроксимации нелинейной динамической системы линейной с переменными параметрами
Статья научная
В статье рассматривается модификация метода номинальной траектории, используемого при оценивании нелинейных динамических систем. Сущность метода заключается в аппроксимации нелинейной динамической системы линейной системой того же порядка, что и исходная нелинейная, и представлении номинальной траектории аппроксимацией решения детерминированной части дифференциального уравнения экспоненциальным рядом.
Бесплатно
Метод вычисления аппаратной функции аксиальных электростатических энергоанализаторов
Статья научная
Представлен алгоритм вычисления аппаратной функции аксиальных электростатических энергоанализаторов, основанный на численном решении уравнений движения и обработке результатов этих вычислений.
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
Статья научная
Логистический рост является одной из традиционных математических моделей, применяемых для описания многих популяционных процессов. В частности, динамика количества ДНК при проведении полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ) адекватно описывается подобной моделью. Параметры кривой логистического роста служат основой для выявления необходимой аналитической информации об исходном количестве генетического материала. Объектом исследования является последовательность измерений, каждое из которых содержит в общем случае помимо полезной информативной составляющей случайную центрированную аддитивную помеху и систематическую составляющую в форме линейного тренда первого порядка с априорно неизвестными параметрами. Задачами данного раздела исследования является разработка алгоритмов эффективного оценивания параметров кривой логистического роста при наличии аддитивной центрированной ограниченной случайной помехи.
Бесплатно
Статья научная
Логистический рост является одной из традиционных математических моделей, применяемых для описания многих популяционных процессов. Динамика количества ДНК при проведении полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ) адекватно описывается подобной моделью. В ч. 1 данной работы (см. этот выпуск НП) были описаны алгоритмы построения эффективных оценок параметров и приведено описание характеристик случайных погрешностей предложенных оценок. Задачами ч. 2 статьи является выявление и компенсация систематической составляющей кривой логистического роста и сопоставление двух различных форм (с использованием алгебраической (степенной) и показательной функций) математической модели процесса.
Бесплатно
Моделирование акустического поля капилляров, заполненных жидкостью
Статья научная
В работе рассматривается задача о собственных акустических колебаниях неоднородного цилиндра, состоящего из стеклянной трубки, заполненной жидкостью. На конкретных примерах рассмотрен вопрос о создании резонансных условий внутри жидкого слоя, а также вопрос об устойчивости собственных частот акустических колебаний рассматриваемой системы при варьировании параметров задачи.
Бесплатно
Статья обзорная
В работе приведен обзор термических механизмов, ограничивающих выходную мощность излучения лазерных диодов. Хотя акцент данного исследования и сделан на лазерах с длиной волны излучения 808 нм, рассматриваемые механизмы имеют общий характер и работают в широком диапазоне длин волн. Катастрофическое разрушение зеркал резонатора и сублинейность ватт-амперных характеристик являются двумя наиболее общими механизмами ограничения выходной мощности лазеров. В статье обсуждается природа и основные особенности процесса катастрофического разрушения зеркал в мощных лазерных диодах. В свою очередь сублинейность ватт-амперных характеристик определяется факторами, среди которых наиболее важными являются увеличение порогового тока лазера, уменьшение его дифференциальной квантовой эффективности с температурой, а также утечка носителей из гетероструктуры и их последующая безызлучательная рекомбинация на омических контактах. Обзор литературы иллюстрируется результатами моделирования работы лазерных гетероструктур.
Бесплатно
Нейронная сеть с множественной рекуррентной структурой
Статья научная
Рассмотрены структура и процедура обучения рекуррентной нейронной сети (НС) с множественной обратной связью, сгруппированной в нескольких слоях сети. Особенность ее сравнительно с простой рекуррентной искусственной НС (ИНС) состоит в том, что временн∉е соотношения обеспечиваются нейронами, которые сгруппированы в трех слоях обратной связи, что увеличивает возможности ИНС. Обратные связи обеспечивают локальную и общую формы рекуррентности через нелинейные обрабатывающие элементы. В слоях обратной связи взвешенные суммы задержанных выходов скрытого и выходного слоев подаются через определенные активационные функции (и настраиваемые веса) на нейроны с прямым распространением сигнала. Показаны процедуры обучения ИНС (включая обучение в реальном времени), основанные на алгоритме обратного распространения во времени. Для рекуррентной НС с множественной обратной связью (РНС_МОС) построена "присоединенная" модель ИНС, уменьшающая вычислительную нагрузку построения алгоритма обучения ИНС.
Бесплатно
Некоторые аспекты работы энергоанализатора типа цилиндрическое зеркало. Ч. III
Статья научная
Исследованы два режима работы энергоанализатора типа цилиндрическое зеркало: режим минимальной ширины пучка и режим, при котором оптимальная апертура является максимальной. Показано, что последний режим является одной из реализаций режима минимальной ширины пучка. При правильном выборе зазора выходной диафрагмы аппаратная функция в режиме минимальной ширины пучка имеет один пик.
Бесплатно
Статья научная
Получены аналитические оценки для константы скорости диссоциации молекулярных ионов при их движении в газовой среде под действием сильного электрического поля. Учитывается отличие распределения ионов по скоростям от максвелловского распределения. Этот учет может быть реализован на основе эффективной ионной температуры, зависящей от величины напряженности электрического поля. Проведены оценки для числа фрагментирующих столкновений на заданном промежутке дрейфа, позволяющие оценить величину критического поля, при котором начинается процесс фрагментации.
Бесплатно
О собственных колебаниях жидкости в ограниченном цилиндре
Статья научная
В работе рассматривается задача о собственных акустических колебаниях неоднородного цилиндра, состоящего из стеклянной трубки, заполненной жидкостью. В работе предложено несколько алгоритмов решения этой задачи и по одному из них проведены расчеты в ряде частных случаев. Результаты работы могут быть использованы в случаях применения ультразвука применительно к задачам коагуляции частиц.
Бесплатно
О средней силе, действующей на включения в системах с распределенными и сосредоточенными параметрами
Статья научная
Подчеркнута схожесть понятий средней силы, принятого в электродинамике (давление света) и в акустике (радиационное давление), а также силы вибрации (струна) и средней силы воздействия на системы с сосредоточенными параметрами, движущиеся в быстропеременных полях. На примере движения частиц в быстропеременных полях показана идентичность определения средних сил в такой системе и радиационного давления в акустике. Кроме того, на простом примере показана возможность транспортировки частиц в точках минимума потенциала в акустическом поле по аналогии с описанной ранее подобной возможностью в системах с сосредоточенными параметрами.
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
