Разработка приборов и систем. Рубрика в журнале - Научное приборостроение
Статья научная
В статье рассмотрена возможность изменения эксплуатационных характеристик параметрической излучающей антенны (ПИА) с многокомпонентным сигналом накачки, в частности для повышения энергетического потенциала на формирующихся низкочастотных сигналах кратных частот при неизменной ширине основного лепестка характеристики направленности. Это достигается за счет использования в качестве сигнала накачки фазированных спектральных составляющих, находящихся в полосе пропускания излучающего электроакустического преобразователя, разность частот которых и определяет состав полигармонического низкочастотного сигнала, генерирующегося в водной среде. Данный способ формирования ПИА позволяет увеличить эффективность генерации зондирующих сигналов именно в длинноволновом диапазоне, что актуально при осуществлении измерений параметров движения слоистой морской среды. Особенности формирования широкополосного излучения волн разностной частоты позволяет использовать "бестелесную" ПИА в новом качестве — как инструмент для косвенной оценки степени неровности поверхности моря при проведении измерений гидроусловий на прибрежной акватории.
Бесплатно
Статья научная
Представленная работа посвящена использованию разработанного автоматизированного оптикомеханического устройства для томографических исследований десны, обработанной различными зубными пастами для десен. Измерены оптические параметры по глубине десны при воздействии и без воздействия внешних агентов. Выполненная работа является актуальной, т.к. данная задача представляет огромный интерес для терапевтической стоматологии. В статье показаны схема автоматизированного оптико-механического устройства и его работа, а также приведены технические характеристики устройства. Определены объекты исследования и получены данные распределений коэффициента отражения от подповерхностных слоев (глубина 0.5 мм). Проанализирован участок верхней области десны площадью (1×1) см2 после обработки пастами для десен через 15 минут на длине волны 0.83 мкм.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе представлена схема упрощенной лабораторной установки для нанесения сорбентов – наночастиц оксидов различных металлов на металлическую подложку. Установка позволяет реализовать методику "лаборатория на мишени" для металл-аффинных сорбентов на металлической подложке для МАЛДИ масс-спектрометрического анализа. На примере сорбента TiO2 показано, что формат "лаборатория на мишени" может быть использован для экстракции галогенсодержащих белковых аддуктов.
Бесплатно
Полупроводниковые газовые датчики кислорода на основе поликристаллических плёнок сульфида самария
Статья научная
Изготовлены датчики кислорода на основе сульфида самария. Разработаны методы нанесения тонких и толстых пленок полупроводникового сульфида самария (SmS) на диэлектрические подложки, а также методики формирования газочувствительных слоев полупроводниковых газовых датчиков кислорода на их основе. Выбрана модель описания процессов хемосорбции кислорода на поверхности такого рода детекторов, а также получены основные характеристики полупроводниковых датчиков кислорода: калибровочная зависимость, статические и динамические параметры преобразователей, постоянная времени отклика сенсоров на концентрационное воздействие (~0.5 с). В работе кратко описаны конструкционные особенности датчиков кислорода, изготовленных на стандартной базе. Показаны преимущества данного вида датчиков по сравнению с аналогами.
Бесплатно
Статья научная
В работе приведены экспериментальные данные по детектированию микропримесей пропана и метана в атмосферном воздухе, полученные с помощью полупроводниковых газовых датчиков, размещенных во взрывозащитных корпусах. В качестве рабочих материалов датчиков использовались тонкие пленки моносульфида самария, изготовленные по золь-гель технологии. Показана возможность измерения концентраций пропана и метана с помощью одного датчика путем изменения его рабочей температуры.
Бесплатно
РАЗРАБОТКА DIY-УСТАНОВКИ ДЛЯ КАПЕЛЬНОЙ МИКРОФЛЮИДИКИ
Статья научная
Создание микрофлюидных установок для большинства исследовательских лабораторий представляет сложную задачу в первую очередь по причине высокой стоимости входящих в их состав компонентов. В связи с этим проводятся многочисленные исследования по поиску новых и модернизации уже имеющихся способов изготовления подобных устройств, направленные на упрощение и удешевление технологии их производства. В работе обсуждается возможность разработки DIY- (Do-It-Yourself, дословный перевод – сделай сам) установки для капельной микрофлюидики, которая включает систему подачи жидкостей, состоящую из нескольких шприцевых насосов, и микрофлюидные чипы с различной геометрией. Для изготовления как шприцевых насосов, так и микрофлюидных чипов использовались широкодоступные готовые компоненты. Некоторые механические части насосов изготавливались самостоятельно с использованием метода 3D-печати. Управление микрофлюидной установкой осуществлялось при помощи платформы Arduino UNO. На ряде примеров формирования эмульсий с различными типами морфологии было показано, что разработанная установка не уступает системам, которые были ранее представлены другими авторами.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен результат разработки и реализации универсального синтезируемого процессорного ядра на интегральных микросхемах ПЛИС отечественного и импортного производства. Показана возможность создания высокопроизводительной вычислительной системы на базе ПЛИС. Приведено описание структуры системы, основного процессорного ядра и сопряженных с ним модулей. Приведена система команд процессора. Представлен процесс разработки программы для синтезируемого контроллера и вариант реализации системы управления на базе разработанного контроллера.
Бесплатно
Статья научная
Лабораторные крысы являются преимущественной моделью для изучения многих заболеваний, особенно таких социально значимых, как сердечно-сосудистые заболевания (инсульт и гипертония), диабет, онкологические заболевания. Со стороны эритроцитов патологические процессы приводят к нарушениям их деформируемости, что влечет ухудшение газотранспортной функции и изменение микрореологии крови. В последнее десятилетие для изучения поведения эритроцитов в условиях микроциркуляции in vitro стали применяться микрофлюидные устройства, которые позволяют регистрировать, сортировать и изучать здоровые и поврежденные эритроциты человека. Микрофлюидный анализ эритроцитов позволяет увязать в единую картину патологические изменения на молекулярном и мембранном уровне с модификацией формы клеток и поведением в потоке жидкости. С его помощью возможно напрямую моделировать движение эритроцитов в микрокапиллярах в условиях микроциркуляции крови и количественно анализировать влияние лекарственных препаратов на их транспорт в условиях in vitro. В настоящей работе проведено исследование влияния топологии и геометрических размеров микроканалов на возможность количественного определения средней скорости движения эритроцитов крыс и человека в микрокапиллярах для оценки степени влияния окислительного стресса на их транспортные и биофизические свойства. На основании полученных результатов был определен оптимальный дизайн микрофлюидного устройства, содержащего 16 параллельных микроканалов размерами 2.2 × 8 × 200 мкм, позволяющих определять скорость движения эритроцитов лабораторных крыс в условиях микроциркуляции и выявлять медленные, поврежденные окислительным стрессом клетки. Разработанный метод моделирования микроциркуляции крови в микрофлюидном устройстве имеет широкие перспективы применения для исследования влияния окислительного стресса на эритроциты лабораторных животных и человека, а также для контроля биофизических и функциональных свойств эритроцитов в доклинических и клинических исследованиях лекарственных препаратов.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе представлен прототип многофункциональной оптико-электронной системы кругового обзора для обеспечения визуального ориентирования беспилотных транспортных средств. Разработанный прототип предназначен для размещения на багажнике легкового автомобиля и позволяет осуществлять управление беспилотным транспортным средством с помощью оперативного анализа окружающей обстановки. Сенсорные устройства собирают информацию об окружающем мире, передают ее в систему управления, где производится анализ поступающих данных и планирование действий на основе этой информации, а также данных карт и локализации. Алгоритмическое обеспечение для построения карты и локализации на ней по камерам в реальном времени позволяет беспилотному устройству ориентироваться в пространстве только по визуальной информации и решать задачу автономного движения наряду с ориентированием по заданной карте местности.
Бесплатно
РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ СЕНСОРОВ ОБНАРУЖЕНИЯ ДОВЗРЫВООПАСНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ H2
Статья научная
Проведено исследование отклика термокаталитических сенсоров на водород с различными типами катализаторов платиновой группы (Pt, Pd, Ir, Rh, Pt+Pd) в диапазоне довзрывных концентраций. Получены температурные зависимости сенсорного отклика и проведен их анализ. Показано, что при циклировании напряжения питания мостовой схемы наблюдается гистерезис сенсорного отклика, который может объясняться частичным переходом оксидов металлов платиновой группы в металлическую фазу при температуре выше 500 С и обратным окислением поверхности металлов при уменьшении температуры ниже 400 С. Проведенные исследования свидетельствуют, что термокаталитические сенсоры с Ir- и Rh-катализаторами более предпочтительны для практического применения при детектировании водорода, т.к. их минимальная рабочая температура составляет 250 С, и, следовательно, они не могут спровоцировать самопроизвольное возгорание водорода.
Бесплатно
РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА СПЕКЛ-ФОТОГРАФИИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИФФУЗНО ОТРАЖАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОБЪЕКТОВ
Статья научная
В работе рассмотрена реализация метода спекл-фотографии для контроля диффузно отражающих поверхностей объектов. Оптические методы контроля позволяют получать высокоточную и достоверную информацию об изучаемых объектах, поэтому работа перспективна и актуальна. В работе поставлена задача и определены метод и объекты исследования. Приведены внешний вид и принципиальная схема экспериментальной установки. Получены зависимости проекции dx и dу от координаты Х в плоскости спеклограммы. Выявлено, что величина отклонений смещения от среднего значения для d = 5 мкм не превышает 0.1 мкм, для d = 300 мкм – 1.5 мкм. Приведены фотографии спекл-интерференционных полей при критической величине смещения. В результате эксперимента сравнительный анализ данных показал, что при симметричном освещении спеклограмм двумя световыми пучками точность измерений увеличивается в разы. Получен значимый результат, который свидетельствует о конкурентоспособности отечественных голографических фотоматериалов на основе галогенидов серебра к импортным фотоматериалам.
Бесплатно
Разработка и исследование гибкой программируемой архитектуры электронных схем
Статья научная
Цель работы - сокращение затрат на испытания и разработку электронных схем. Решаемые задачи: моделирование электронных схем, контроль работоспособности, обнаружение отказов, поиск и замена неисправных элементов. Метод исследования - моделирование. Разработана новая гибкая программируемая архитектура электронных схем. Гибкая архитектура электронной схемы позволяет программировать и изменять взаимные связи между элементами в процессе работы, без выключения ЭС. В схему введены дополнительные элементы - коммутаторы. Все элементы ЭС по входам и выходам подсоединяются к коммутаторам. Коммутаторы соединены друг с другом. Коммутаторы имеют оперативную память, в которой записана информация о взаимном соединении элементов схемы. Для контроля работоспособности электронных схем коммутаторная архитектура применяется впервые.
Бесплатно
Статья научная
Разработан и оттестирован компактный лабораторный фитотрон с программируемым светодиодным источником облучения для изучения влияния физических факторов на растения. Устройство позволяет обеспечить воспроизводимость результатов биофизических исследований и стандартизовать условия роста и развития растений, используемых как объекты исследования. Изучено действие спектра освещения и суточной экспозиции, в том числе в условиях светодефицита, на содержание светочувствительных пигментов в хлорофитуме хохлатом ( Chlorophytum comosum maculatum ) и овсе посевном ( Avena sativa).
Бесплатно
Статья научная
В статье описывается метод схемотехнической реализации поэлементного контроля напряжений литийионных аккумуляторов в составе батарей, предназначенных для эксплуатации на борту космических аппаратов. Метод основан на вычислении напряжения на элементах цифровым способом по данным отдельных измерительных каналов, реализованных на калиброванных прецизионных делителях напряжения. При этом решена проблема реализации режима хранения аккумуляторной батареи без демонтажа встроенной системы управления. Приводятся данные лабораторных испытаний, полученные в ходе отработки технологического образца измерительной системы.
Бесплатно
Статья научная
Разработана специализированная одноканальная система ввода пробы для масс-спектрометра Helicomass, предназначенная для реализации уреазного дыхательного теста и проведения научных исследований. Система ввода пробы включает в себя пробозаборную иглу; манифолд с системой его очистки и возможностью напуска как пробы, так и изотопного стандарта; высоковакуумный натекатель Мамырина для ввода пробы в источник ионов с электронной ионизацией и алгоритм очистки, включающий серию последовательных откачек и продувок системы сжатым азотом. Система обеспечивает ввод пробы до давления в аналитической камере масс-спектрометра 4·10–6 Торр; точность по 21 измерению составляла 0.1%, что соответствует целевым требованиям прибора. Цикл измерения одной пробы занимает 15 мин, включая измерение эталона, очистку системы ввода пробы, измерение пробы и вторую очистку системы ввода пробы. Данная система ввода в сочетании с масс-спектрометром Helicomass позволяет проводить изотопный дыхательный тест на наличие и степень осеменения желудка бактерией Helicobacter pylori.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрено оригинальное схемотехническое решение, позволяющее реализовать режим программирования в составе собранных устройств современных микроконтроллеров российского производства, применяемых в аппаратуре космического и специального назначения. Данное решение позволяет значительно увеличить возможности разработчика аппаратуры научного и специального назначения, сократить сроки разработки новых устройств и повысить надежность вводимых в эксплуатацию систем, т.к. не содержит механических коммутаторов в цепях питания и программирования микроконтроллера и позволяет производить перепрограммирование системы даже в составе готового штатного изделия, оставляя возможность реализации режима запрета перепрограммирования.
Бесплатно
Краткое сообщение
Проведена работа по усовершенствованию масс-спектрометра для датирования археологического золота по радиогенным примесям гелия. В основу метода измерения положено свойство золота связывать альфа-частицы ( 4He), продуцируемые радиоактивным распадом урана и тория, обычно присутствующих в золоте. В работе представлены основные параметры, особенности реализации масс-спектрометра МСУ-Г для измерения примесей гелия в твердых образцах.
Бесплатно
Статья научная
Одним из направлений развития современного приборостроения является создание аналитических систем на микрочиповой платформе для биологических, биохимических, генетических исследований. При изготовлении микрочиповых устройств герметизация обычно является финальной стадией и представляет собой процесс получения неразъемного соединения пластин. В работе представлены технологии герметизации, разработанные для микрочиповых устройств из полиметилметакрилата (ПММА), предназначенных для проведения полимеразной цепной реакции (ПЦР). Рассмотрены особенности способов спекания, склеивания фотоотверждаемыми композициями и химической сварки растворителем. Показано, что химическая сварка может применяться для герметизации гибридных (ПММА-неорганическое стекло) устройств. Предложен и апробирован критерий оценки герметичности микрочипового устройства гравиметрическим методом.
Бесплатно
Твердотельные лазеры ближнего ИК-диапазона с диодной накачкой
Краткое сообщение
В работе сообщается о создании опытных образцов твердотельных лазеров с полупроводниковой накачкой, излучающих в ближней ИК-области спектра: 1.06 мкм на кристалле Nd:YAG и 1.57 мкм на базе параметрического преобразования частоты излучения в кристаллах KTP. Выходная энергия лазеров составляет 80 мДж в области 1.06 мкм и 25 мДж в области 1.57 мкм, длительность импульса - 10 нс, частота повторения импульсов - до 25 Гц. Лазеры унифицированы по питанию, управлению и габаритным размерам, устойчивы к внешним воздействиям.
Бесплатно
Краткое сообщение
В работе сообщается о создании опытного образца твердотельного Nd:YAG-лазера с полупроводниковой накачкой и внутрирезонаторным параметрическим преобразованием частоты излучения лазера в спектральную область 1.57 мкм. Выходная энергия лазера составляет 10 мДж, длительность импульса 10 нс, частота повторения импульсов до 20 Гц, расходимость излучения 0.7 мрад.
Бесплатно
