Главная – Журналы – Автометрия 2019 номер 2

Представлен монохроматор метрологической станции синхротронного излучения «Космос». Приведены результаты тестирования монохроматора в поддиапазоне энергий 2000-6000 эВ с использованием кристаллов Si (111). Получено спектральное разрешение на уровне ∆E/E = 10^-4. Описана методика проверки спектральной чистоты полученного монохроматического излучения. Отмечена возможность использования монохроматора для спектроскопических измерений в указанном поддиапазоне.

Описывается методика создания квазиоптических фильтров высоких частот терагерцового диапазона на базе толстых (толщиной до 1 мм) самонесущих медных микроструктур субволновой топологии. Методика основана на рентгенолитографическом формировании высокоаспектной резистивной маски из рентгенорезиста SU-8 на кремниевой подложке с использованием вольфрамового рентгеношаблона и последующим гальваническим выращиванием медного слоя через резистивную маску. Рассмотрен пример структуры толщиной 212 мкм с частотой отсечки 0,42 ТГц, имеющей топологию гексагонально упакованных отверстий шестиугольной формы. Представлены результаты широкополосной ТГц-характеризации полученной структуры и её электродинамического анализа.

Работа продолжает цикл исследований по развитию метода рентгеновской дифракционной томографии с использованием лабораторного оборудования. В результате тестирования степени чувствительности рентгеновского дифрактометра получены результаты исследования пространственного расположения одиночной полигональной дислокационной полупетли в монокристалле кремния. Проведено их сравнение с экспериментальными данными с высоким пространственным разрешением, полученными на синхротронном источнике излучения ESRF (European Synchrotron Radiation Facility). Представлены методики эксперимента и программно-аппаратного обеспечения для трёхмерной реконструкции исследуемого единичного дефекта полигональной дислокационной полупетли.

Проведено рентгенодифракционное исследование монокристаллов сплава Ni₃Al, упорядоченных по типу L1₂ с использованием синхротронного излучения. Изучена ультрамелкозернистая структура, полученная в результате интенсивной деформации. В исходном состоянии упорядоченный монокристалл ориентирован вдоль оси сжатия [211]. Наряду с упорядоченной фазой присутствует небольшая доля разупорядоченного кристалла, ориентированного вдоль оси [100]. Сжатие образцов и последующее скручивание на разные углы привело к нарушению монокристалличности образца, изменению состояния упорядоченности вплоть до исчезновения сверхструктуры L1₂.

Для правильной численной интерпретации результатов томографического эксперимента, т. е. оценки коэффициентов ослабления исследуемого объекта, важно уметь получать реконструкции высокого качества, которое напрямую зависит от работы с зарегистрированными во время эксперимента данными. Взаимодействие с данными начинается с их подготовки к применению алгоритма реконструкции. Обязательная обработка данных состоит из вычета темнового тока, нормирования на «пустой» пучок и логарифмирования. Однако на практике такой обработки для получения качественной реконструкции недостаточно, поскольку экспериментальные данные зачастую не соответствуют теоретическим идеальным, заложенным в модель эксперимента. Полученные данные зашумлены, а во время длительных экспериментов может измениться геометрическая схема измерений. Проанализированы возможные искажения данных во время эксперимента и предложены два вида коррекции проекционных данных. Первая коррекция направлена на поправку изменения положения центра пучка рентгеновского излучения, вторая учитывает и устраняет влияние полихроматичности излучения на результат томографической реконструкции. Модельные и реальные эксперименты подтверждают работоспособность предложенных методов дополнительной обработки томографических данных. Выставленные экспертами параметры совпадают с предложенными параметрами в 90 % случаев.

С помощью технологии микрофрезерования созданы и экспериментально исследованы силовые отражающие оптические элементы терагерцового диапазона c поверхностями свободной формы. Результаты экспериментального исследования находятся в хорошем соответствии с теоретическими оценками. Показано, что использованная в работе методика позволяет создавать фокусирующие отражающие элементы терагерцового диапазона с энергетической эффективностью свыше 94 %.

В современной микроэлектронике интенсивно развивающимся сектором являются микроэлектромеханические системы (MEMS - MicroElectroMechanical Systems). Рассматриваются вопросы создания нового MEMS-генератора тактовой частоты, способного функционировать на гигагерцовых частотах. Проведён анализ основных закономерностей возникновения и поддержания вынужденных колебаний подвижного электрода под действием сил электростатики. Показана возможность поддержания таких колебаний в условиях высоких инерциальных перегрузок (до 106 g и более). Создана математическая модель микроосциллятора, описаны основные режимы его функционирования.

Исследована возможность применения автоколлимационного и интерференционного методов для неразрушающего оперативного контроля формы поверхностей фотоприёмников, чувствительных в инфракрасном диапазоне спектра и изготовленных путём гибридизации компонент (технология flip-chip). Методы позволяют контролировать формы поверхностей и стрелки прогиба. Этими методами были исследованы: формы поверхностей фрагментов кремниевых приборных пластин и матриц фоточувствительных элементов на подложках GaAs, формы поверхностей фотоприёмников на разных стадиях разрушения и в процессе термоциклирования.

Предложен комбинированный метод визуализации объектов на основе аналитических и скалярных функций возмущения и трёхмерных текстур с применением графических процессоров. Для отображения рельефа и смены уровней детальности используется тот же механизм, что и для текстуры цвета, а для рассеянного света - вершинные шейдеры. Описывается метод визуализации объёмных облаков в реальном времени. Для этого предлагается формировать трёхмерные текстуры с использованием предварительной обработки структуры облака и объёмно-ориентированной визуализации.

Рассмотрены современные методы визуальной навигации мобильного робота. Предложена иерархическая структура представления окружающего пространства, соответствующая иерархической организации системы управления мобильного робота. Представлены современные подходы к построению картографических моделей. Их развитие позволит приблизить систему навигации к той, которая реализуется интеллектом человека и объединяет зрение и семантическое представление о мире в рамках когнитивных карт.

Решается задача автоматической верификации алгоритмов управления, созданных средствами процесс-ориентированного программирования для киберфизических систем. Предлагается метод на основе программных имитаторов объекта управления и описывается его реализация на базе пакета LabVIEW и транслятора языка Reflex.

Представлено описание адаптации процесс-ориентированного подхода к программированию микроконтроллеров во встраиваемых системах. Проведён анализ специфики алгоритмов управления и особенностей программирования микроконтроллеров. Предложена математическая модель алгоритма управления, предусматривающая механизм описания прерываний микроконтроллера в виде гиперпроцессов, и приведена её динамическая семантика. Разработанная модель предоставляет понятийный аппарат для создания специализированных языков процесс-ориентированного программирования встраиваемых систем.

Апробирован метод машинного обучения для моделирования характеристик тонального шума, возникающего при обтекании гидропрофиля. На основе данных эксперимента проведены исследования математических моделей регрессии амплитуды давления и моделей классификации режимов c высоким уровнем тонального шума от безразмерных параметров обтекания. Протестированы различные семейства алгоритмов: от линейных до нейросетевых. Показано, что реализованная модель градиентного бустинга с коэффициентом детерминации (95 %) является наиболее точной для описания спектральных кривых акустического давления на всём интервале значений амплитуд и характерных частот.