Главная – Журналы – Автометрия 2024 номер 3

Теоретически исследована работа двухуровневого газового лазера в схемах с односторонней и двухсторонней поперечной диодной накачкой. Для случая не слишком малого коэффициента отражения выходного зеркала получены аналитические формулы, которые описывают работу двухуровневого газового лазера при односторонней и двухсторонней диодной накачке, позволяют определить любые энергетические характеристики лазера и найти оптимальные параметры рабочей среды и излучения накачки, необходимые для наиболее эффективной работы лазера. Показано, что эффективность генерации двухуровневого газового лазера может быть увеличена на 11-20 % при переходе от односторонней накачки к двухсторонней.

Рассматривается когерентная волоконно-оптическая система передачи OFDM-сигналов. Исследуется спектр нелинейных фазовых шумов, возникающих в оптическом волокне при нелинейном режиме функционирования оптического тракта. Показано, что спектр нелинейных фазовых шумов состоит из частотных составляющих как на основной частоте канала, так и комбинационных частотах, попадающих в полосу канальных сигналов OFDM. Приведены оценочные формулы для определения помехозащищённости канальных сигналов посредством расчёта Q-фактора в зависимости от параметров системы передачи, в частности, от числа, формата модуляции (QPSK, M-QAM) и мощности канальных сигналов. Приводится пример расчёта Q-фактора для канальных сигналов формата QPSK. Показана необходимость ограничения уровня оптической мощности в волокне для достижения требуемого показателя качества сигналов, например, при передаче многоканального сигнала по волокну длиной 100 км необходимо ограничить уровень мощности до 6,5, 7,4 и 8,8 дБм при использовании методов коррекции ошибок FEC, HD-FEC и SD-FEC соответственно.

Представлено решение прямой задачи эллипсометрии для однослойной модели изотропная подложка - анизотропная плёнка в случае ориентации оптической оси плёнки в плоскости падения. Получены аналитические выражения для расчёта эллипсометрических параметров такой структуры. Предложен простой численный алгоритм определения обыкновенного ( n_o ) и необыкновенного ( n_e ) показателей преломления объёмного кристалла при различных условиях измерения. Рассматривается обратная задача определения n_o , n_e и толщины плёнки d при изменении азимута оптической оси. Обсуждается проблема корреляции искомых параметров для такой задачи.

Исследуется вопрос корректности использования гармонического сигнала для моделирования работы измерительных фазовых систем, например систем адаптивной оптики, измеряющих и корректирующих турбулентные искажения. Выполнены оценки временно́й эволюции фазовых искажений для оптической волны при её распространении в турбулентной атмосфере. При анализе эволюции фазовых искажений в оптической волне, обусловленных действием турбулентности, рассчитывается отношение дисперсий первой и второй производных для приращения фазовых искажений за определённый временной интервал. Величина этого отношения сравнивается с этой же величиной при моделировании временны́х искажений при применении гармонического сигнала. Оказалось, что при моделировании временно́й эволюции фазовых искажений с использованием гармонических сигналов необходимо учитывать не только первую производную этого приращения, но и как минимум вторую производную.

Акустооптические дефлекторы терагерцевого излучения, изготовленные на основе оптически изотропной среды, характеризуются низким числом разрешённых световых пятен. Существенного улучшения характеристик дефлектора можно добиться при использовании секционированного фазированного излучателя ультразвука. В работе впервые аналитически получена углочастотная зависимость для такого дефлектора, а также уточнено положение на ней рабочей точки с учётом влияния зазора между секциями излучателя ультразвука.

Рассмотрены методы и системы формирования гиперспектральных данных на базе спектрального сканирования и без сканирования изображений. Это обусловлено переходом во многих практических задачах от аэрокосмических к «наземным» методам гиперспектральной съёмки. Представлены варианты реализации спектроразделительных устройств - ключевого элемента современных смотрящих гиперспектрометров. Приведены основные параметры и технические характеристики абсорбционных, интерференционных и жидкокристаллических фильтров, показаны их принципиальные возможности. Сечение фильтруемого светового пучка и его угловая апертура в таких устройствах могут быть весьма велики, что делает их пригодными для исследования объектов слабых излучений. Рассмотрены перестраиваемые фильтры без механических перемещений элементов конструкции на базе быстродействующих акустооптических устройств и планарных интерферометров Маха - Цендера с электростатическим управлением. В настоящее время их предельное спектральное разрешение составляет величину менее 1 нм для видимого и ближнего инфракрасного диапазонов.

Проведено сопоставление по быстродействию различных многоэтапных процедур локализации сигнальных точечных источников, обнаруживающих себя генерацией в случайные моменты времени мгновенных импульсов. Результаты исследования подтвердили высокую эффективность универсальной процедуры многоэтапной локализации равномерно распределённого точечного источника в тех случаях, когда отсутствуют дополнительные априорные сведения о мощности и возможном расположении разыскиваемого объекта в пределах поискового интервала. Предложен и обоснован новый квазиоптимальный метод локализации, повышающий эффективность поиска при наличии априорных сведений о функции распределения и мощности разыскиваемого источника.

В процессе проведения биомагнитных (магнитокардиографических) исследований приходится учитывать пространственные особенности структуры входной преобразователь - сердце: глубину залегания, местоположение и ориентацию токового диполя, геометрическую конфигурацию входного преобразователя. Пространственная спектральная плотность источника имеет ярко выраженную зависимость от глубины его залегания. В работе рассмотрены вопросы вывода и анализа пространственно-частотных преобразований входного преобразователя и его пространственных фильтрующих свойств.

Исследуются методы выбора коэффициента размытости ядерных функций регрессионной оценки плотности вероятности одномерной случайной величины. Регрессионная оценка плотности вероятности является модификацией статистики Розенблатта - Парзена и используется при обработке статистических данных большого объёма. Её синтез основан на сжатии исходной выборки путём декомпозиции области значений случайной величины. Элементами полученного массива данных являются центры интервалов дискретизации и частоты принадлежности им значений случайной величины из исходной выборки. Эта информация является достаточной для оценивания плотности вероятности случайной величины в виде непараметрической регрессии. Поэтому появляется возможность выбора коэффициента размытости ядерных функций регрессионной оценки из условия минимума её ошибки аппроксимации искомой плотности вероятности. Традиционный подход оптимизации непараметрической оценки плотности вероятности основан на минимизации её среднего квадратического отклонения. Анализируются аппроксимационные свойства регрессионной оценки плотности вероятности при использовании рассматриваемых методов её оптимизации.

Приведены сравнительные результаты реального лётного эксперимента и моделирования полёта малого беспилотного летательного аппарата. Разработана система управления продольным движением с использованием подхода на основе полной энергии. Выходы регулятора преобразуются в сигналы управления отклонением рулей летательного аппарата по тангажу и крену, а также в команду тяги двигателя. Модель движения самолёта получена в виде табличных зависимостей безразмерных коэффициентов от углов атаки, скольжения и углов отклонения элевонов. Метод управления на основе полной энергии апробирован на небольшом летательном аппарате типа «летающее крыло». В процессе моделирования использованы два режима: захват и удержание высоты и захват угла наклона траектории, в лётном эксперименте применялся режим захвата и удержания высоты. Представлены структура системы управления, результаты моделирования и реального лётного эксперимента.

Рассматривается проблема синтеза систем управления для электрогидравлических стендов прочностных и ресурсных испытаний авиационных конструкций. Предлагается использовать алгоритм управления с итеративным обучением для повышения точности формирования заданной циклограммы силового нагружения механических конструкций. Приведены результаты численного моделирования системы управления стендом с итеративным обучением, а также результаты экспериментальной проверки предложенного алгоритма на одноканальном испытательном стенде. Результаты моделирования и экспериментов на испытательном стенде показали возможность повышения точности формирования заданной циклограммы силового нагружения на основе предлагаемого подхода. Полученные результаты позволяют автоматизировать процесс настройки регуляторов для электрогидроприводов стендов прочностных испытаний, а также ускорить процесс проведения ресурсных и статических прочностных испытаний авиационных конструкций.

Рассматриваются вопросы разработки алгоритма движения измерительного модуля автоматизированной установки неразрушающего контроля качества паяных соединений сопла двигателя. Описан объект контроля, имеющий сложную геометрическую форму и возникающие в процессе изготовления дефекты паяных соединений, такие как непропай, частичный непропай и неспай. Обоснована актуальность разработки, а также проблемы производства и испытаний сопел двигателя, не позволяющих на ранних этапах изготовления сборочных единиц выявлять требуемые дефекты без разрушения целостности сопла двигателя. Описаны существующие подходы в части выбора методов и средств неразрушающего контроля сопел двигателей сложной геометрической формы, выявлены их достоинства и недостатки. Проанализированы существующие проблемы в части автоматизации эхо-импульсного и теневого методов ультразвукового контроля, выявлены достоинства и недостатки предложенных методов. Выявлены основные факторы, снижающие вероятность выявления дефектов, а именно: нестабильность акустического контакта между преобразователем и объектом контроля, а также отклонение акустической оси преобразователя от нормали к поверхности объекта контроля. Определены требования к алгоритму движения измерительного модуля автоматизированной установки неразрушающего контроля с обратной связью, основанной на измеренной при сканировании амплитуде сигнала от конструктивных элементов внутренней структуры сопла двигателя.