Электроника, фотоника и киберфизические системы

КОЛОНКА РЕДАКТОРА

Олег Геннадьевич Морозов — 2025-08-04

МЕТОД ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ ПО ИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ШУМОВЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ

Вадим Сергеевич Александров — 2025-07-15

Данная работа посвящена применению метода сравнительного анализа технического состояния сенсорных систем к обработке модельных данных (смеси амплитудного-модулированного сигнала и шума) и реальных данных экспериментальных температурных датчиков. Показано, что обработка модельных данных подчиняется общеизвестному закону – формуле Найквиста, при этом результаты обработки экспериментальных данных дают неоднозначную картину. Это связано с высокой чувствительностью метода выделять слабый сигнал на фоне помехи. Ошибка подгоночной функции при модельных и экспериментальных вычислениях не превышает 0,8%, что говорит о высокой точности получаемых результатов. Таким образом, обработка данных не вносит неконтролируемую ошибку в получаемые результаты, а предлагаемый подход может быть применим к данным без ярко выраженного тренда любой природы – как природной, так и техногенной.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛГОРИТМА СОВМЕСТНОГО ПРИЁМА СИГНАЛОВ И ОЦЕНКИ НАВИГАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ СИСТЕМ СВЯЗИ С ПОДВИЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ, ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ В ИНФОРМАЦИОННОМ ПОЛЕ

Андрей Сергеевич Кузнецов — 2025-08-06

В работе проведено исследование эффективности разработанного алгоритма совместного приёма сигналов и оценки навигационных параметров для систем связи с подвижными объектами, работающих в информационном поле на основе мультимарково-полигауссовой модели. Путём компьютерного моделирования получены результаты сравнения достоверности полученных оценок квадратур сигналов и СКО оценок координат разработанного алгоритма и моногауссового алгоритма Винеровской фильтрации.

ВЫБОР РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ В НИЗКОИНТЕНСИВНЫХ ГИБРИДНЫХ СВЧ-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ ПО КРИТЕРИЮ «КАЧЕСТВО-ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ»

Геннадий Александрович Морозов — 2025-08-04

При создании СВЧ-технологического комплекса (СВЧТК) как унитарного, так и гибридного типов исходными данными для проектировщика являются данные о параметрах электромагнитного воздействия. Целесообразно разделить эти параметры на две группы. Первая из них относится к идеализированным условиям обработки в гипотетически однородном ЭМП (или, что то же самое, ЭМП элементарного объема обрабатываемого материала). Вторая группа характеризует параметры обработки в реальных условиях, в частности, неоднородность ЭМП. Разделение на эти группы обусловлено рядом причин, а также имеет ту особенность, что первые параметры определяются на этапе предпроектных исследований, а вторые – на этапе НИОКР. Следует подчеркнуть, что в большинстве случаев этап предпроектных исследований выполняют специалисты, профессионально ориентированные в области приложений (биологи, химики и т.д.), тогда как этап НИОКР – радиоинженеры. Это приводит к тому, что рекомендуемые условия обработки в лучшем случае соответствуют условиям оптимального качества обработки, т.е. определяются без учета специфики последующей реализации. Коэффициент энергопотребления и, особенно, приведенные затраты СВЧ-энергии часто остаются вне поля зрения. Нахождение указанных параметров, оптимальных с точки зрения соотношения «качество-энергопотребление», будет заложено в основу определения режима СВЧ-обработки. В данной работе рассмотрены примеры и возможности эффективного поиска режимов, соответствующих низко-интенсивному СВЧ-воздействию, для обработки семян сельскохозяйственных и лесных культур, инактивации микроорганизмов и микрофлоры, стимуляции развития бактерий и дрожжей, а также обработки специальных полимеров.

РАДИОФОТОННЫЕ КВАЗИРАСПРЕДЕЛЕННЫЕ АДРЕСНЫЕ СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Рустам Шаукатович Мисбахов — 2025-08-04

Представлены результаты разработки методов анализа и принципов построения радиофотонных квазираспределенных адресных сенсорных систем мониторинга и технического диагностирования трубопроводов электростанций с целью улучшения их метрологических и технико-экономических характеристик на основе использования нового инструмента реализации радиофотонных сенсорных технологий и технологий многосенсорного мультиплексирования – адресных волоконных брэгговских структур с волновой и фазовой компонентами. При этом учитываются различия спектральных характеристик компонент последних при работе на отражение и возможности их параллельного попарного включения как в целом, так и по отдельным компонентам при работе на пропускание. Радиофотонные сенсорные технологии с использованием нового инструмента контроля основаны с одной стороны на классической регистрации изменений величин продольных и поперечных деформаций трубопровода, вызванных изменением давления и температуры в трубе, отдельными структурами, а с другой стороны – на возможности формирования интеллектуальной многосенсорной вставки в трубу в зоне опоры трубопровода, что позволяет дополнительно контролировать и ее состояние.

АДРЕСНАЯ ВОЛОКОННАЯ БРЭГГОВСКАЯ СТРУКТУРА С ВОЛНОВОЙ И ФАЗОВОЙ КОМПОНЕНТАМИ КАК НОВЫЙ ИНСТРУМЕНТ РАДИОФОТОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Рустам Шаукатович Мисбахов — 2025-08-04

Представлены методы анализа и принципы формирования адресных волоконных брэгговских структур с волновой и фазовой компонентами как нового инструмента радиофотонных технологий и сформулированы задачи для создания на их основе радиофотонных квазираспределенных адресных сенсорных систем мониторинга и технического диагностирования трубопроводов электростанций (пример применения). Обоснована необходимость синтеза адресных волоконных брэгговских структур с волновой и фазовой компонентами, разработана их математическая модель, определены особенности основного адреса структуры и множество ее дополнительных адресов, являющихся ключевыми для обработки оптической информации в радиодиапазоне. По результатам анализа оптомеханики адресных волоконных брэгговских структур с волновой и фазовой компонентами предложены радиофотонные технологии их интеррогации и структура радиофотонной квазираспределенной адресной сенсорной системы определения температуры трубопровода при работе сенсоров на отражение. Даны практические рекомендации по записи исследуемых структур в волокне.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СТРУКТУРА, ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ БИОСЕНСОРОВ НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОННЫХ СТРУКТУР

Мохаммед Ракиб Табит Мохаммед Каид — 2025-08-04

До настоящего времени не предложено простых методов, позволяющих осуществлять достоверный локальный контроль динамики живой клетки, отражающий как ее временной ход, так и интенсивность ее различных метаболических, электрофизиологических и морфологических процессов в норме и патологии. В статье рассматривается задача анализа информационной структуры, чувствительности и погрешностей волоконно-оптических систем контроля параметров биологических объектов микроскопического размера, за счет перехода к применению волоконно-оптических биосенсоров, основанных на комбинированных оптических волоконных структурах, опрос которых осуществляется радиофотонными методами. На примере измерения температуры живой клетки показано что при изменении показателя преломления сердцевины оптического волокна в диапазоне 1.4–1.5 и показателя преломления рабочей области интерферометра Фабри–Перо в диапазоне 1.0–2.2 реально достижимая чувствительность комбинированной структуры составляет от стандартных 11 пм/°С до легко реализуемых на практике 44.2 пм/°С, а при использовании специальных материалов может достигать и 237.5 пм/°C. При этом обеспечивается определение температуры с погрешностью до 0.01 °С.

РЕШЕНИЕ ЧАСТНЫХ ЗАДАЧ ПРЕДПОЛЕТНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТА В РАМКАХ РАЗРАБОТКИ КОНЦЕПЦИИ «ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ БОРТ»

Илдус Ульфатович Курбиев — 2025-08-04

Системы управления полетом борта в настоящее время строятся на базе двух концепций «Fly-by-wire» и «Fly-by-light». В развитие последней из указанных концепций нами предложена концепция с рабочим названием «Волоконно-оптический борт», отличающаяся дополнительным слоем сенсоров, целевая задача которых, формирование базы данных на стадии предполетной подготовки и в ходе полета, по которым можно определить предполетные установки, структурную целостность и качество работы узлов и агрегатов борта для предотвращения аварийных ситуаций. При этом данная группа сенсоров подключается к бортовой волоконно-оптической сети передачи данных и управления и является источником информации для системы управления полетом. Следует отметить особенности этой группы сенсоров: они не являются волоконно-оптическими сенсорами, встроенными в композитные структуры фюзеляжа, которые являются предметом исследования многих авторов и организаций, а также не являются сенсорами, определяющими законы движения узлов управления полетной траектории в нормальном полете. В частности, в статье рассматриваются адресные волоконные брэгговские структуры для системы контроля веса и балансировки борта, параллельные концевые интерферометры Фабри-Перо для системы контроля обледенения, параллельных интерферометры Фабри-Перо на базе двух ультракоротких волоконных брэгговских решеток с разной измерительной базой для системы контроля аномально высоких давления и температуры узлов и агрегатов, точечный и квазираспределенный сенсор на адресных волоконных брэгговских структурах для системы контроля скорости движения, отсутствие засоров и попадания воздуха для рабочих жидкостей в бортовых трубопроводах. Для опроса сенсорных элементов используются радиофотонные технологии.

К 85-летию ГЕРМАНА ИВАНОВИЧА ИЛЬИНА

Редакционная коллегия — 2025-08-11

Статья посвящена 85-летию профессора, д.т.н., профессора Казанского национального исследовательского технического университета им.А.Н.Туполева-КАИ ИЛЬИНА ГЕРМАНА ИВАНОВИЧА.

МНПК «СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ИНИЦИАТИВЫ В ИНЖЕНЕРНЫХ НАУКАХ»

Редакционная коллегия — 2025-08-04

Информация о МНПК "Современные подходы и практические инициативы в инженерных науках"