Creation of Pulse Method for Measurement of Ultrasonic Velocity with High Accuracy

В статье обсуждаются способы высокоточного определения скорости ультразвука в твердых материалах. Описана методика проведения точных измерений временных интервалов ультразвуковых импульсов, приведена блок-схема экспериментальной установки. Установка построена на широкодоступных компонентах, возможна ее простая модернизация. Предложено использование датчика на основе сегнетоэлектрического полимера поливинилиденфторида в качестве источника излучения и приема продольных волн. В качестве объектов контроля используются концевые меры длины и ступенчатый образец из стали, изготовленный с использованием плоскошлифовального станка. Представлены результаты определения скорости, подтвержденные многократными измерениями на ступенчатом объекте с разницей по толщине ступеней 10 мкм. Проведен эксперимент при изменяемой температуре образцов концевых мер длины, подтверждающий точность измерений и разницу в рассчитанной скорости, свидетельствующий о разном структурном составе объектов. Определен химический состав образцов концевых мер длины с использованием рентгено-флуоресцентного анализатора. Представлен график зависимости плотности объектов от скорости ультразвука. Описаны погрешности измерений, способы их расчета, в частности временная задержка при использовании пленочного датчика. Абсолютная погрешность определения скорости ультразвуковых продольных волн не превышает 2 м/с, что позволяет фиксировать крайне малые отклонения скорости ультразвука в образцах.

Algorithm for Processing Signals of the Incremental Encoder for Calculating the Angles of Rotation of the Torsional Pendulum

В статье приведен алгоритм обработки сигналов инкрементного датчика для оценки свободных колебаний крутильного маятника при исследовании фрикционных характеристик смазочных материалов применительно к стальным канатам с использованием возможности ПО «PowerGraph». Стальной канат является сложной и гибкой стержневой системой, в которой проволоки имеют форму пространственной спирали (винтовой линии) или двойной спирали. При этом внутренние проволоки стальных канатов находятся внутри и недоступны для прямого исследования, измерения и контроля. Анализ фрикционных характеристик смазочных материалов, используемых в стальных канатах, усугубляется многокомпонентностью и сложной структурой объекта исследования. Экспериментальные методы исследования в этом случае представляют один из наиболее эффективных и достоверных способов оценки эксплуатационных свойств изделия в целом. В основу эксперимента положен процесс затухания вращательных колебаний тяжелого груза, висящего на исследуемом стальном канате. Используемый смазочный материал влияет на такой колебательный процесс, и характеристикой такого влияния является декремент затухания колебательного процесса. В качестве датчика угла использован инкрементный энкодер, установленный соосно исследуемому канату и обеспечивающий разрешение регистрации угла поворота до 0,18 градуса.

Methods of Data Analysis for Use in Intelligent Support Systems for Solving Problems of Processing Monitoring Data for Chemically Hazardous Objects

Статья посвящена вопросам анализа методов обработки данных мониторинга загрязнений потенциально, в первую очередь, химически опасных объектов. Поскольку мониторинг химически опасных объектов имеет свою специфику, в статье приведены основные цели и принципы проведения указанного мониторинга, особенности получаемых данных и требования к методам проведения исследований, которые необходимо учитывать при организации их сбора, обработки и хранения. В целях единого понимания положений работы проведена систематизация методов обработки информации, дана их краткая характеристика. Для более наглядного представления приведено графическое представление методов качественного, количественного и геоинформационного анализа, интеллектуального анализа методов обработки с использованием пространственного аспекта. На основе проведенного аналитического обзора сформулированы преимущества и недостатки рассмотренных групп методов, проведена их приоритизация применительно к специфике обработки данных мониторинга химически опасных объектов. Общие выводы по статье учитывают результаты проведенных авторами исследований по обработке данных мониторинга загрязнений химически опасных объектов. Показано, что использование вышеуказанных методов позволит разработать системы поддержки решения задач обработки мониторинговой информации, способные оперативно обработать большие объемы данных с сохранением высокой точности результатов.

Development of an Industrial Diamond Scanning System

Разработана система по сканированию драгоценных камней с помощью лазерного излучения. Составлена схема разработанной лазерной сканирующей установки. Проведен обзор дефектов, которые наиболее часто встречаются в кристаллах драгоценных камней и способны помочь в создании карты дефектов кристалла. Приведено описание методики, которая используется в создании паспорта изделия. Были установлены минимальные размеры объектов, которые мы сможем обнаружить с помощью данной установки. Рассчитана вероятность достоверного обнаружения дефекта в исследуемом объекте. Выявлены необходимые маркеры для установления уникальности драгоценного камня. Проведены эксперименты, где использовались полупроводниковые лазеры с длинами волн 405 и 532 нм. В результате было выяснено, что установка работает исправно и способна составлять карту дефектов прозрачных в оптической области объектов. Для повышения эффективности установки была составлена готовая база данных, в нее вошли наиболее распространенные дефекты, которые можно обнаружить в драгоценных камнях. Для удобного и быстрого поиска дефектов по базе данных была предложена иерархическая система упорядочивания дефектов. После сканирования кристалла получившиеся данные заносятся в личный паспорт изделия, что позволит в дальнейшем его идентифицировать.

Application of the STRESS TEST Method for Quality Control of Electrolytic Capacitors and Capacitors with a Double Electric Layer

В статье рассматривается проблема подтверждения длительной безотказности современного конденсаторостроения в короткие сроки, а именно, оксидно-электролитических алюминиевых конденсаторов, танталовых объемно-пористых конденсаторов и конденсаторов с двойным электрическим слоем. Особое внимание уделяется эксплуатационным параметрам конденсаторов - емкости и эквивалентному последовательному сопротивлению. Проведено исследование длительной безотказности оксидно-электролитических алюминиевых конденсаторов (3000 ч), танталовых объемно-пористых конденсаторов (24 000 ч) и конденсаторов с двойным электрическим слоем (600 ч), получены статистические данные распределения емкости и эквивалентного последовательного сопротивления. Для уменьшения времени испытаний на длительную безотказность был использован ускоренный метод испытаний на надежность стресс-теста. Анализ результатов испытаний конденсаторов на длительную безотказность и методом «Стресс-тест» показал, что применение метода «Стресс-тест» допустимо при испытании объемно-пористых танталовых конденсаторов и оксидно-электролитических алюминиевых конденсаторов, так как прослеживается аналогичный характер изменения электрических параметров, как после проведения испытаний на длительную безотказность. Однако применение метода «Стресс-тест» для конденсаторов с двойным электрическим слоем не представляется возможным в связи с отличной структурой и требует дополнительного подбора режимов проведения испытаний.

Application of Artificial Neural Network Group to Control Induction Soldering of Spacecraft Waveguides

В данной статье рассматривается разработка интеллектуальной технологии, предназначенной для решения задачи управления процессом индукционной пайки волноводных трактов космических аппаратов. Решение данной задачи осложняется особенностями, обусловленными использованием бесконтактных датчиков измерения температуры. Интеллектуальные методы хорошо себя зарекомендовали при решении задач управления в условиях неопределенности. Использование интеллектуальных методов хорошо подходит как для решения задач идентификации и коррекции погрешностей средств измерения, так и для непосредственного управления технологическим процессом индукционной пайки волноводных трактов космических летательных аппаратов. Суть предлагаемой технологии заключается в применении коллектива искусственных нейронных сетей для решения задачи управления процессом индукционной пайки на следующих его этапах: оценка качества измерений температуры в зоне нагрева, получаемых при помощи пирометрических датчиков; коррекция измерений в случае обнаружения ненормативных погрешностей в измерительных средствах; управление процессом индукционного нагрева при отсутствии надежных показаний измерительных средств. В статье описываются структуры искусственных нейронных сетей, предлагаемые для решения поставленных задач управления, блок-схема алгоритма интеллектуального управления, а также результаты экспериментальных исследований эффективности применения предложенного подхода. Использование представленной интеллектуальной технологии позволит повысить качество управления процессом индукционной пайки волноводных трактов космических аппаратов.

Numerical Modeling of the Real Van Der Waals Gas Flow in the Shock Tube

В работе проводится математическое моделирование течения реального газа в ударной трубе. Численное решение задачи выполняется на основе метода С. К. Годунова с использованием уравнения состояния Ван-дер-Ваальса. Газодинамические процессы исследуются как в областях классического поведения газа, так и в неклассической области, в которой фундаментальная производная отрицательна. Проведенные расчеты для случаев формирования в идеальном газе двух волн разрежения, двух ударных волн, а также ударной волны и волны разрежения одновременно показали хорошее соответствие результатов аналогичным расчетам и известным теоретическим данным. Для случая неклассического поведения газа исследовалось вещество с большой удельной теплоемкостью по отношению к ее молекулярной массе вблизи критической точки кривой насыщения. Рассматривались три варианта начальных состояний газа, в процессе развития течения в которых формировались области неклассического поведения вещества. Во всех исследуемых вариантах в газе формируется ударная волна, распространяющаяся в сторону меньшего значения давления и волны разрежения, двигающиеся в сторону большего давления в газе. Показано, что в неклассической области течения ударная волна сглаживается, в то время как волны разрежения при отрицательных значениях фундаментальной производной формируют скачок разрежения, и крутизна кривых параметров течения возрастает.

Robust H∞ Control of Markov Jump Linear Systems with Uncertain Switching Probabilities

В статье исследуется проблема робастного управления H∞ для систем с марковскими скачками и неопределенными матрицами интенсивностей перехода. Для рассматриваемой системы предлагается использовать робастный критерий качества управления H∞. На первом этапе проводится анализ характеристик робастного управления H∞ на основе сопряженных линейных матричных неравенств, далее решается задача выпуклой оптимизации с ограничениями, определенными в терминах разрешимости линейных матричных неравенств. На основе решения задачи оптимизации определено условие робастной стохастической устойчивости для систем с обратной связью, которое минимизирует уровень затухания возмущений. На основе рассматриваемого критерия спроектирован контроллер, который гарантирует робастное управление H∞ системой с обратной связью. Все условия выражаются в терминах линейных матричных неравенств, и, следовательно, они могут быть определены решателем линейных матричных неравенств. Представлен численный пример решения задачи, демонстрирующий эффективность предложенного метода робастного управления стохастической системы с марковскими скачкам.

Review and Classification of Current Methods for Remote Photoplethysmography of the Face

Дистанционная фотоплетизмография позволяет измерять частоту сердечных сокращений бесконтактным способом. Подобный способ особенно полезен, когда невозможно измерить пульс методами, требующими контакта с кожей. Методом дистанционной фотоплетизмографии можно измерить и насыщение крови кислородом. Рассмотрены исследования с двумя различными подходами: изменение цвета кожи лица и движение головы. Целью исследования является классификация современных методов лицевой фотоплетизмографии. В данной статье приведен обзор и классификация исследований в области дистанционной фотоплетизмографии c 2015 по 2020 год. В ходе исследования статей выявлено, что термин «дистанционная фотоплетизмография», или «remote photopletysmography» (rPPG), встречался чаще всего и поэтому был выбран основным для описания данного вида фотоплетизмографии. Источниками информации послужили самые крупные научные социальные сети и сайты. В работе приведена краткая история и основы дистанционной фотоплетизмографии. Разработан алгоритм для классификации исследований. Изученные работы представлены в удобном виде в таблице. По представленным материалам были составлены выводы. Исследователи могут использовать рассмотренные и классифицированные алгоритмы в качестве отправной точки для улучшения разработок в области дистанционной фотоплетизмографии.

Shooting Simulator «Inhibitor»: Ballistics Software for 5.45 Caliber Weapons

Описывается программное обеспечение поддержки расчета внешней баллистики для оружия калибра 5,45 мм с учетом внешних факторов тактического тренажера оптико-электронного для стрелкового оружия «Ингибитор», разработанного в Институте механики УдмФИЦ УрО РАН и на кафедре «Вычислительная техника» ИжГТУ имени М. Т. Калашникова совместно с АО «Концерн «Калашников». Приводится тактико-техническое задание для баллистического расчета траектории до 2 км дальности имитаторов оружия с лазерным излучателем точки прицеливания с учетом внешних факторов: положения прицельной планки всех видов прицелов, температуры и давления воздуха, которые оказывают существенное влияние на сопротивление воздуха. Реализованная дифференциальная математическая модель внешней баллистики, опираясь на угол прицеливания имитатора оружия, начальную скорость и баллистический коэффициент боеприпаса в реальном времени, строит баллистическую траекторию с поправками на температуру и давление воздуха. Приводятся результаты испытаний программного обеспечения на погрешность расчета координат баллистической траектории. Сделан вывод о перспективности дальнейших исследований и разработке электронных стрелковых тренажеров благодаря совершенствованию и удешевлению элементной базы и развитию программных библиотек с целью повышения точности имитации внешней баллистики тренажеров с учетом многих внешних факторов, расширения функциональных возможностей и снижения себестоимости и, значит, повышения конкурентоспособности.