Физика приборостроения. Рубрика в журнале - Научное приборостроение
Статья научная
В работе рассматриваются основы теоретических положений, необходимых для построения электроиндукционных датчиков напряженности электрического поля, чувствительные элементы которых представляют собой сферические оболочки в форме сферических сегментов, расположенных на поверхности виртуальной сферы. Актуальность таких разработок связана с обеспечением охраны труда и техники безопасности обслуживающего персонала высоковольтных энергетических установок. Теоретические положения основываются на решении парных интегральных уравнений численными методами. По результатам численных решений устанавливаются эмпирические выражения для электрических зарядов, напряжения холостого хода и емкости между чувствительными электродами в зависимости от угловых размеров сферических сегментов. Предлагается конструктивное решение датчика, в основе которого лежат два диаметрально противоположных проводящих чувствительных электрода в форме сферических сегментов, расположенных в среде с диэлектрической проницаемостью 1 на поверхности диэлектрической сферы с 2. Установлено, что наиболее приемлемым выходным сигналом такого датчика является напряжение холостого хода. Полученные результаты работы позволяют проводить оценочный расчет подобных датчиков напряженности электрического поля.
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 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
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
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
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
Оптимизация геометрических условий проведения абсорбционного мёссбауэровского эксперимента
Статья научная
В работе проведен анализ модельных мёссбауэровских спектров с различной коллимацией падающего на образец и детектор излучения. Установлено, как реальная геометрия эксперимента влияет на искажение формы спектральных линий, приводящее к ошибкам в проведении качественного и количественного анализов. Результатом работы являются методические рекомендации по выбору оптимальных геометрических условий проведения мёссбауэровского эксперимента в зависимости от параметров сверхтонкой структуры исследуемых объектов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено применение параметрической излучающей антенны (ПИА) в новом качестве – как источника низкочастотного ультразвукового (УЗ) сигнала с перестраиваемыми характеристиками в волноизмерительной аппаратуре, используемой для гидроакустического мониторинга водной поверхности прибрежной акватории, например при дистанционной оценке степени волнения при проведении измерений гидроусловий. Обсуждаются результаты модельных экспериментов по изучению закономерностей рассеяния УЗ-поля при подводном облучении как гладких, так и возмущенных ветровым воздействием границ раздела вода—воздух. Анализ данных позволил уточнить модель ПИА в рамках задачи эхопоиска объектов на мелководье вблизи акустически мягкой границы вода—воздух, в которой используется метод мнимого источника. Предложен информативный признак и обсуждаются основы способа измерения параметров взволнованной морской поверхности с использованием эффектов нелинейной акустики, например, для режима широкополосного облучения УЗ-сигналами со стороны дна.
Бесплатно
ПАССИВНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРА МАЙКЕЛЬСОНА
Статья научная
В ряде применений интерферометра Майкельсона, в частности при его использовании в лазерном резонаторе, необходима высокая точность стабилизации фаз пучков, распространяющихся в его оптических плечах. В настоящей работе экспериментально исследована долговременная стабильность нескольких конструктивных решений и выбран оптимальный вариант интерферометра для применения в качестве составного резонаторного зеркала с управляемым коэффициентом отражения для генерации ультракоротких лазерных импульсов.
Бесплатно
Статья научная
Предложено обеспечивать безопасность прибрежных сооружений за счет проведения многопозиционного мониторинга водного объема акватории охранной зоны с помощью гидроакустических средств, при проектировании антенн которых используют эффекты нелинейной акустики, в частности самовоздействие и взаимодействие ультразвуковых (УЗ) волн накачки. Проведен анализ применения гидроакустических систем активной локации с приемоизлучающими антенными устройствами оригинальной конструкции, которые размещают на дне мелководной акватории и используют для обнаружения надводных и подводных объектов, а также удаленного получения информации о гидроусловиях в различных точках акватории. Представлены расчетные результаты оценки энергетической дальности действия гидроакустической системы активной локации в режиме параметрического излучения и анализ пространственных характеристик макета рассмотренного антенного устройства, которые подтверждают возможность получения заявляемого результата.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена исследованию перемещений объектов методом голографической интерферометрии по конаправленной схеме. Методы когерентной оптики занимают важное место в оптических измерениях, и одними из самых высокоинформативных и высокоточных методов являются методы голографической интерферометрии, поэтому данная работа актуальна и перспективна. В статье поставлена цель и задачи, а также определены объект и метод исследования. Приведены внешний вид, оптическая схема и технические параметры экспериментальной голографической интерференционной установки. Показаны интерференционные поля для различных видов движений, а также схема воспроизведения интерферограммы после записанных перемещений объекта. Получены результаты перемещений изображения объекта по оси Х на 100 мкм и по оси Z на 150 мкм и вычислена относительная погрешность определения dx, и dz , которая не превышает 5%.
Бесплатно
Переходный режим работы лазерных диодов красного диапазона спектра
Статья научная
Данная статья посвящена переходному (многомодовому) режиму работы лазерных диодов с Фабри-Перо резонатором (FP-лазерные диоды) красного диапазона спектра. В статье рассмотрены вопросы регистрации режима и его характеристики. Также сообщается как минимум о двух отличающихся видах реализации переходного режима.
Бесплатно
Статья
В работе приведены экспериментальные данные, полученные на макетном портативном полупроводниковом анализаторе при детектировании смесей летучих углеводородов — паров сольвента и бензина. Полупроводниковые газочувствительные слои сенсоров изготовлены по золь-гель технологии, в качестве рабочего материала датчиков использован сульфид самария (SmS). Определены оптимальные температуры детектирования газов, получены калибровочные концентрационные зависимости.
Бесплатно
Статья научная
В работе приводятся результаты экспериментов по наблюдению поперечной релаксации магнитных моментов ядер 57Fe при возбуждении эхо-сигналов в литий-цинковом феррите радиочастотными импульсами разной мощности. Установлено, что в достаточно широком интервале мощностей время поперечной релаксации остается приблизительно постоянным, несколько изменяясь только при существенном уменьшении уровня возбуждения. Показано, что особенности поведения регистрируемого отклика связаны со спецификой наблюдения ядерного магнитного резонанса в доменных границах.
Бесплатно
Предварительная сепарация заряженных частиц в источнике ионов с ионизацией при атмосферном давлении
Статья
В работе проведен сравнительный анализ типов ионов, получаемых в источниках с ионизацией при атмосферном давлении — ESI, FIAD, APCI. Рассмотрены возможности предварительной сепарации ионного потока от неинформативных ионов и заряженных частиц (микрокапель), влияющих на качество ионного пучка, поступающего в анализатор. Предложен способ, устраняющий легкие ионы типа H+, (H2O)H+, He+, N+ из потока тяжелых ионов целевых веществ. С помощью теоретической модели показана эффективность предлагаемого способа.
Бесплатно
Предпроизводственный анализ в технологии тонкопленочных оптических покрытий
Статья научная
При изготовлении тонкопленочных оптических покрытий использование достоверного и надежного метода контроля осаждения пленок является ключевым инструментом для их успешной реализации. Выбор наилучшей стратегии контроля возможно осуществить с использованием так называемого предпроизводственного анализа. На примере структур узкополосного и коротковолнового блокирующего фильтров для инфракрасного диапазона спектра продемонстрированы возможности указанного подхода. Развитая в работе процедура для определения наиболее подходящей стратегии контроля позволит получать воспроизводимые результаты в технологических процессах вакуумного осаждения многослойных оптических покрытий.
Бесплатно
Статья научная
Методом низкочастотной индукционной диэлькомерии высокого разрешения проведено сравнение степени чистоты воды, полученной методами: паровой дистилляции и бидистилляции, обратного осмоса отдельно и совместно с деионизацией на смолах, с исходной водопроводной водой Санкт-Петербурга. Показано, что все использованные устройства для очистки воды достаточно качественно очищают воду, но только бидистилляция и деионизация позволяют получать воду, не имеющую ионных примесей на уровне 10-7 М.
Бесплатно
Статья научная
Приведены методики измерения удельной электропроводности мембран, потенциалов течения и структурных параметров (объемной пористости и коэффициентов структурного сопротивления) микрофильтров. Вопросы, связанные с увеличением эффективности акустоэлектрического преобразования в электролитах, рассмотрены с использованием результатов измерений характеристик микрофильтров из боросиликатного стекловолокна (Whatman GF/A) в растворах NaCl. Полученные результаты призваны увеличить чувствительность гидрофона, основанного на применении электрокинетических эффектов.
Бесплатно
Статья научная
В настоящем обзоре представлены результаты выполненных в ИАП РАН исследований, направленных на дальнейшее развитие лазерных методов количественного поляризационно-оптического анализа конденсированных сред. Основное внимание уделено исследованиям поляризационно-оптических характеристик магнитных наножидкостей в широком диапазоне концентраций. Экспериментальные данные, полученные для наножидкостей на основе магнетита в керосине, показывают, что развиваемые подходы и их экспериментальная реализация способны обеспечить очень высокую чувствительность, позволяющую выполнять эксперименты с магнитными наножидкостями при весьма значительном их разбавлении. Самое сильное разбавление, при котором поляризационные отклики были надежно зарегистрированы, соответствует концентрации твердой (магнитной) фазы 10-6. Полученные данные указывают также на единый процесс образования магнитооптических откликов в исследованном диапазоне концентраций. В теоретической части обзора описаны сравнительные исследования поляризационных характеристик разбавленных магнитных наножидкостей и ансамблей точечных рассеивателей...
Бесплатно
