Аннотации номера Научно-Технический Вестник информационных технологий, механики и оптики

2010 , ТОМ 10, НОМЕР 4 ( ИЮЛЬ-АВГУСТ )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

Аннотации номера

ОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ. ОПТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПЕРЕМЕННОГО УВЕЛИЧЕНИЯ В ОСВЕТИТЕЛЬНОМ УСТРОЙСТВЕ МИКРОСКОПА Точилина Т. В.

Выполнен анализ эффективности использования светового потока в оптической системе осветительного устройства современного микроскопа. Показано, что параметры наблюдательной и осветительной ветвей микроскопа можно согласовать путем включения в оптическую систему осветительного устройства системы переменного увеличения, что позволит более чем в 10 раз повысить эффективность использования светового потока. Для этого необходим новый подход к построению оптической системы осветительного устройства. Рассмотрены варианты построения таких систем, получены аналитические соотношения, определяющие габариты входящих в них элементов.

РАСЧЕТ КАНАЛЬНОГО ОПТИЧЕСКОГО ВОЛНОВОДА С ПРОИЗВОЛЬНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭРМИТОВОГО НАБОРА В-СПЛАЙНОВ Дейнека Г. Б., Серебрякова В. С.

Приведена универсальная методика расчета параметров канальных волноводов с произвольным распределением показателя преломления из первых принципов. В качестве алгоритма предложен метод конечных элементов с ис- пользованием эрмитового набора В-сплайнов. Приведены результаты расчета предлагаемым методом полоскового оптического волновода с заданным профилем показателя преломления различной геометрической конфигурации. Произведено сравнение полученных результатов с результатами расчетов известными численными методиками.

ФОТОНИКА И ОПТОИНФОРМАТИКА

ГЕНЕРАЦИЯ ТРЕТЬЕЙ ГАРМОНИКИ ПРИ ОТРАЖЕНИИ ОТ КРИСТАЛЛА ФЕМТОСЕКУНДНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЙ МОЩНОСТИ Мохнатова О. А., Путилин С. Э., Беспалов В. Г., Козлов С. А.

Представлены экспериментальные результаты отражения фемтосекундного излучения с плотностью мощности 4 ТВт/см2 и длительностью около 40 фс от нелинейного кристалла LiF при падении света на границу раздела сред, близком к нормальному. Показано, что при отражении излучения от передней грани кристалла происходит генера- ция излучения на утроенной частоте, которое регистрировалось в отраженном пучке вместе с излучением основной частоты и энергия которого составляла значение порядка 10-4 относительно энергии падающего излучения. Полуши- рина пространственного распределения светового пучка, отраженного на утроенной частоте излучения, оказывается в три раза уже полуширины пучка, отраженного на основной частоте.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ В АВИОНИКЕ

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ Есин Ю. Ф., Парамонов П. П., Сабо Ю. И.

Рассматривается информационно-модельный подход к разработке системы контроля бортовых навигационных ком- плексов. Представлена функциональная схема контроля и результаты моделирования.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ БОРТОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ Козис Д. В., Жаринов О. О., Суслов В. Д.

Рассматривается подход к организации моделирования погрешностей бортовых навигационных систем на основе применения рекурсивных формирующих фильтров, преобразующих определенным образом белый шум в помеху с заданными корреляционно-спектральными свойствами.

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ КРЕЙТА БОРТОВОЙ МНОГОПРОЦЕССОРНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ АВИОНИКИ ПЯТОГО ПОКОЛЕНИЯ Жаринов О. О., Видин Б. В., Шек-Иовсепянц Р. А.

Рассматриваются принципы построения бортовой цифровой вычислительной системы в классе структур интегриро- ванной модульной авионики. Определены значимые архитектурные признаки вычислительных систем. Рассмотрены модель ресурсов вычислительной системы и трехступенчатая иерархическая веерная модель. Рассмотрен метод де- композиции функциональных задач бортовой вычислительной системы и их назначение на доступные вычислитель- ные ресурсы.

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

ВОССТАНОВЛЕНИЕ СМАЗАННЫХ ПОД УГЛОМ И ЗАШУМЛЕННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ БЕЗ УЧЕТА ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ Дайнеко М. В., Сизиков В. С.

Рассматривается задача реконструкции смазанных под углом и зашумленных изображений методом квадратур с регуляризацией Тихонова. При восстановлении смазанных изображений применяется новый подход – прием усече- ния и размытия краев, не учитывающий «граничные условия».

ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА АЗИМУТАЛЬНОЙ ОСИ ТЕЛЕСКОПА ТРАЕКТОРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Ильина А. Г.

Рассмотрена процедура параметрической идентификации безредукторного высокомоментного прецизионного элек- тропривода опорно-поворотного устройства телескопа траекторных измерений, проводимая в целях синтеза пара- метров регуляторов его подчиненной САР. В результате проведенной идентификации вычислены параметры теоре- тической модели электропривода, позволившие в достаточной для решаемой задачи степени приблизить свойства математической модели к свойствам объекта управления.

ДИНАМИЧЕСКОЕ НАБЛЮДЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ДВОИЧНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ Ушаков А. В., Яицкая Е. С.

Ставится и решается задача использования возможностей динамического наблюдения, разработанного в основном применительно к дискретным системам над бесконечными полями, на случай систем над конечными двоичными полями Галуа. Основное внимание сосредоточено на реализации динамического наблюдения (ДН) за состоянием нелинейных двоичных динамических систем (ДДС) с учетом практики решения этой проблемы для случая линейных ДДС. Поставленная задача решается в три этапа: линеаризация нелинейной ДДС, формирование процесса ДН линеа- ризованной ДДС и вычленение наблюдений за состоянием исходной нелинейной ДДС. Приводится пример.

МЕХАНИКА И МЕХАТРОНИКА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ВИБРОЗАЩИТНОЙ СИСТЕМЫ С ДВУМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ Иванов С. Е.

Для исследования виброзащитных систем необходим качественный и количественный анализ соответствующих ма- тематических моделей. В качестве модели принимается система обыкновенных дифференциальных уравнений, ко- торая включает нелинейные характеристики в форме многочленов от фазовых переменных с постоянными и перио- дическими параметрами. При анализе нелинейных виброзащитных систем применяется метод многочленных преоб- разований, который позволяет получить достаточно подробные качественные и количественные характеристики динамики систем.

АНАЛИЗ КОНТАКТНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ГИРОСКОПАХ Евстифеев М. И., Розенцвейн Д. В.

Рассмотрены вопросы использования микромеханических гироскопов на высокодинамичных объектах при значи- тельных инерционных ударных нагрузках. Показано, что такие удары приводят к контактным взаимодействиям эле- ментов конструкции. Приведены оценки деформаций и прочности упругого подвеса как наиболее ответственного узла прибора при контакте инерционного тела с ограничительными упорами. Определена конфигурация расположе- ния упоров из условий прочности подвеса.

ТЕПЛОФИЗИКА И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ НА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЕ Бирюлин Г. В., Егоров В. И., Муров С. Ю.

На основе метода конечных разностей разработан алгоритм расчета температур корпусов электронных компонентов, устанавливаемых на печатной плате. Проведено сравнение результатов расчетов аналогичной программой, реали- зующей аналитический метод.

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЛЛАТОВ ЛАНТАНА МЕТОДОМ РЕНТГЕНФАЗОВОГО АНАЛИЗА Пшенко О. А., Пьянкова Л. А.

Исследован фазовый состав галлатов лантана (LaGaO3) со структурой перовскита, допированных примесью Co3+ (до 10 вес. %), методом рентгенофазового анализа. Профильный анализ рентгенограмм показал, что с увеличением кон- центрации примеси кобальта в смешанных кристаллах LaGa1-xCoxO3 происходит незначительное искажение кубиче- ской кристаллической решетки с уменьшением параметра элементарной ячейки на 0,03 нм. Тем не менее, в галлатах лантана возможно локальное понижение симметрии, что проявляется на рентгенограммах в виде расщепления ди- фракционного максимума (211).

ПРИМЕНЕНИЕ ИОННОЙ ЛИТОГРАФИИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ КАНАЛОВ МИКРОФЛЮИДНЫХ ЧИПОВ В СТЕКЛЯННЫХ ПОДЛОЖКАХ Евстрапов А. А., Мухин И. С., Кухтевич И. В., Букатин А. С.

Исследованы режимы травления стекла марки К8, покрытого углеродной, золотой или хромовой пленками. Показа- но, что минимальный воспроизводимый размер микроканалов, который можно создать сфокусированным ионным пучком для выбранного материала, составляет 40 нм. Получены экспериментальные прототипы микрофлюидных чипов с системой наноканалов для фиксации и исследования биологических объектов.

ЗОНД ДЛЯ СКАНИРУЮЩЕЙ МИКРОСКОПИИ ТОКОВ ИОННОЙ ПРОВОДИМОСТИ Голубок А. О., Левичев В. В., Матыжонок В. Н., Стовпяга А. В.

Создан пьезорезонансный датчик с микрозондом на основе стеклянной пипетки для сканирующей микроскопии то- ков ионной проводимости. Измерена резонансная частота и добротность датчика в воздушной и жидкой средах. Для улучшения латерального разрешения микрозонда на торце пипетки с помощью фокусированного ионного пучка сформирован нановыступ. С использованием тестовой решетки продемонстрировано пространственное разрешение микрозонда с нановыступом. Сделан вывод о возможности использования микрозонда в жидкой среде с одновре- менной работой в полуконтактной силовой моде и в моде измерения ионных токов.

МИКРО- И НАНОМОДИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СЛОЯ НА ПОЛИМЕРНОЙ ПОДЛОЖКЕ В РЕЖИМЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИЛОВОЙ ЛИТОГРАФИИ Пинаев А. Л., Голубок А. О.

Методом динамической силовой литографии (ДСЛ) модифицирована поверхность золотой пленки толщиной 20 нм, нанесенной на подложку из поликарбоната. Получено пространственное разрешение около 100 нм. Показано, что пространственное разрешение метода определяется радиусом используемых зондов. Определен оптимальный ре- жим, при котором вольфрамовый зонд полностью прорезает металлическую пленку. Обсуждаются факторы, влияю- щие на процесс модификации поверхности методом ДСЛ. Создана двумерная дифракционная решетка с периодом около 500 нм. Структура решетки исследована с помощью сканирующей полуконтактной силовой микроскопии, сканирующей и оптической конфокальной микроскопии. Сделан вывод о возможности создания элементов нано- электроники, нанофотоники и наносенсорики в металл-полимерных системах методом ДСЛ.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

МАТРОИДНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СЕМЕЙСТВА ГРАФОВ СМЕЖНОСТИ НАД НАБОРОМ ФРАГМЕНТОВ ЗНАНИЙ Опарин В. В., Фильченков А. А., Сироткин А. В.

В работе исследуется одна из задач, возникающих при автоматическом обучении баз фрагментов знаний с неопреде- ленностью, представленных в виде алгебраических байесовских сетей – построение графа смежности как глобальной (вторичной) структуры сети по ее первичной структуре. Установлено, что семейство графов смежности при задан- ной первичной структуре сети характеризуется матроидом специального вида, что влечет ряд других заключений: множества минимальных и нередуцируемых графов смежности совпадают, минимальный граф смежности допускает построение с помощью жадного алгоритма, число ребер минимального графа смежности выражается через число ребер максимального графа смежности и ранг матроида.

ПАКЕТ ПОЛУФОРМАЛИЗОВАННЫХ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Малышева Е. Н., Гольдштейн С. Л.

Статья посвящена созданию концептуальной, структурной и модификации алгоритмической моделей системы ими- тационного моделирования. Цель моделирования – консалтинговая поддержка при разрешении проблемных ситуа- ций в деятельности организации.

КОДОВЫЕ ШКАЛЫ НА ОСНОВЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Ожиганов А. А., Прибыткин П. А.

Рассматривается метод построения однодорожечных кодовых шкал на основе нелинейных двоичных последователь- ностей для преобразователей угловых перемещений. Приводится пример построения шкалы с использованием пред- лагаемого метода.

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ СБИС ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВИДЕОДАННЫХ Умбиталиев А. А., Шипилов Н. Н., Ибатуллин С. М., Фахми Ш. С.

Рассматривается новый подход к распространению компрессированного видеоконтента с одновременным использо- ванием двух альтернативных технологий сжатия движущихся изображений: 1) на основе трехмерного дискретного косинусного преобразования (не стандартизованная на сегодняшний день технология); 2) на основе двумерного дис- кретного косинусного преобразования цифрового телевизионного сигнала (технология, предусмотренная стандарта- ми MPEG-2, MPEG-4/AVC, Н.264). В рамках указанного подхода предлагается метод и сложно-функциональный блок быстрого преобразования потока видеоданных, сжатых по технологии трехмерного дискретного косинусного преобразования, в компрессированный поток стандартного формата MPEG-2.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ СВОДНОЕ РЕФЕРИРОВАНИЕ НОВОСТНЫХ СООБЩЕНИЙ Тарасов С. Д.

Приводится обзор современных методов и алгоритмов автоматического сводного реферирования, обосновываются основные недостатки этих методов. Формируются требования к методу, который смог бы преодолеть эти недостат- ки. Рассматривается разработанный автором метод тематического связанного ранжирования для задач автоматиче- ского сводного реферирования. В обоснование эффективности разработанного метода приводятся результаты экспе- риментальной оценки качества полученных сводных рефератов.

БИОМЕДИЦИНСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСТАНОВКИ КАВА-ФИЛЬТРА НА ГЕМОДИНАМИКУ КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМЫ Иванов Ю. А., Добросердова Т. К.

Моделирование кровеносной системы является обширной областью для научной деятельности и включает в себя мно- жество аспектов. В этом смысле вопрос о строении сосуда и его реакции на деформацию логично рассматривать от- дельно. На основе биологических особенностях строения ткани реализуется волоконная модель эластичной стенки со- суда, идея которой была сформулирована в работах Чарльза Пескина [6]. Подробно рассматривается калибровка модели с помощью специальных входных данных – уравнений состояния сосуда. Отдельная часть работы посвящена интегра- ции волоконной модели эластичности и глобальной модели кровообращения. Взаимодействие моделей дает возмож- ность исследования влияния установки модельного кава-фильтра на гемодинамику.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТУБЕРКУЛЕЗА Леоненко В. Н., Логинов К. К.

В работе рассматриваются подходы, позволяющие повысить быстродействие моделирующей программы для инди- видуум-ориентированной модели распространения туберкулеза. Описывается процесс оптимизации вычислительных алгоритмов, а также использование распределенных вычислений на основе системы MONC и параллельных вычис- лений с применением технологии OpenMP. Приведены результаты вычислительных экспериментов.

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ

КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ ИЗ ИЗБЫТОЧНОГО СОДЕРЖАНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ Васильев В. Н., Лисицына Л. С., Шехонин А. А.

104

Предложена концептуальная модель для двухэтапного извлечения результатов обучения (РО) и их компетенций из избыточного содержания образования. Описана базовая методика для построения моделей иерархии РО и образова- тельного процесса на их основе. Рассмотрены эффективные приемы для применения базовой методики, позволяю- щие уточнять деятельность в компетенциях на основе макротраекторий между РО и проводить поэтапное формиро- вание элементарных (неделимых) РО. Показана связь предложенных моделей со структурой и планом реализации модульных образовательных программ.

ИЗ ИСТОРИИ НАУКИ И ТЕХНИКИ

ЗАРОЖДЕНИЕ ОПТИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА В ДОРЕВОЛЮЦИОННОЙ РОССИИ (ФАБРИКА ОПТИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ И.Я. УРЛАУБА) Каменская Н. Е.

109

Рассматриваются проблемы, связанные с возникновением оптического производства в России в конце XIX – начале ХХ вв. в условиях развития пореформенной экономики. Эти проблемы не нашли должного освещения в литературе. Статья рассчитана на всех, кто интересуется историей зарождения отечественной оптической промышленности.

К ВОПРОСУ О ПОДГОТОВКЕ КВАЛИФИЦИРОВАННЫХ КАДРОВ ДЛЯ РУССКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА РУБЕЖЕ XIX-XX В.В. (СЪЕЗДЫ РУССКИХ ДЕЯТЕЛЕЙ ПО ПРОФЕССИОНАЛЬНОМУ И ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБРАЗОВАНИЮ) Кузьмина О. В.

113

Рассматриваются проблемы, связанные с подготовкой кадров квалифицированных мастеров и рабочих для российской промышленности в конце XIX – начале ХХ вв. в условиях развития пореформенной экономики. Эти проблемы находи- лись в центре внимания Императорского русского технического общества, по инициативе которого было проведено три съезда. Статья рассчитана на всех, кто интересуется историей отечественного профессионального образования.

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

МЕТОДЫ РАСЧЕТА И ВЫБОРА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НИЗКОУРОВНЕВЫХ СПЕКТРОЗОНАЛЬНЫХ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ВИДИМОГО И КОРОТКОВОЛНОВОГО ИК ДИАПАЗОНОВ Яроцкая Е. А.

117

Излагаются основные результаты исследования спектрозональных оптико-электронных систем видимого и коротковолнового ИК диапазонов.

РАСЧЕТ ЛИНЕЙНЫХ СМЕЩЕНИЙ И УГЛА ПОВОРОТА ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРИ ДВИЖЕНИИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ ОТНОСИТЕЛЬНО НАБЛЮДАЕМОЙ СЦЕНЫ Поляков А. Ю., Тресков В. В., Демидов В. М.

118

Предлагаемый метод расчета позволяет точно вычислять линейные смещения и угол поворота между последовательными кадрами, получаемыми при помощи оптико-электронной системы, движущейся относительно наблюдаемой ею неподвижной сцены.

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ ПО ПОЛОЖЕНИЮ ИХ ЭЛЕМЕНТОВ Михеев С. В., Араканцев К. Г., Копылова Т. В.

119

Проведены исследования схем построения оптико-электронной системы контроля промышленных сооружений, которая представляет собой множество телевизионных каналов с перекрывающимися угловыми полями и активными маркерами контрольных точек.

ПОЛУЧЕНИЕ МУЛЬТИПЛЕКСНЫХ ГОЛОГРАММ НА ФОТО-ТЕРМО-РЕФРАКТИВНОМ СТЕКЛЕ Златов А. С., Корзинин Ю. Л., Никоноров Н. В.

120

Рассмотрена возможность получения мультиплексных наложенных фазовых объемных голограмм на фото-терморефрактивном стекле.

ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ НА ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ ФАЗОВЫХ ГОЛОГРАММ, ЗАПИСАННЫХ НА ФОТО-ТЕРМО-РЕФРАКТИВНОМ СТЕКЛЕ Златов А. С., Иванов С. А., Приказов М. Ю., Корзинин Ю. Л., Никоноров Н. В.

121

Исследована зависимость амплитуды модуляции первой гармоники показателя преломления объемных фазовых голограмм на силикатном фото-термо-рефрактивном стекле от параметров термообработки.

ИМПЛИКАЦИЯ И ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ КАК ОСНОВА ВЕРИФИКАЦИИ Немолочнов О. Ф., Зыков А. Г., Поляков В. И.

122

Рассматривается использование функций импликации и эквивалентности при верификации логических схем и программного продукта в процессе их проектирования и реализации.

ОЦЕНКА СОРЕВНОВАТЕЛЬНОЙ ГОТОВНОСТИ СПОРТСМЕНА НА БАЗЕ МЕТОДА ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ Величко Е. Н.

123

На основании данных исследования спортсменов методом газоразрядной визуализации построена экстраполирующая функция, позволяющая прогнозировать уровень соревновательной готовности.