Формирование трубчатых оксидов алюминия локальным электрохимическим анодированием в органических электролитах и их антиотражающие свойства

Research has been carried out on the formation of tubular aluminum oxides by local electrochemical anodization in aqueous solutions of organic acids such as formic, citric, tartaric, malic and others. Self-ordered nanostructures formed this way can be used in the manufacture of various optical devices. Tubular aluminum oxides formed by local electrochemical anodization in organic acids have a high concentration of anionic complexes containing carbon atoms over 10 at.%. Studies of reflection spectra showed effective anti-reflection properties of films with a specular reflection coefficient of 0.7–1.4 %.Выполнены исследования по формированию трубчатых оксидов алюминия локальным электрохимическим анодированием в водных растворах органических кислот, таких как муравьиная, лимонная, винная, яблочная и др. Формируемые подобным образом самоупорядоченные наноструктуры могут быть использованы при изготовлении различных оптических устройств. Трубчатые оксиды алюминия, сформированные локальным электрохимическим анодированием в органических кислотах, имеют высокую концентрацию анионных комплексов, содержащих более 10 ат.% атомов углерода. Исследования спектров отражения показали эффективные антиотражающие свойства пленок с коэффициентом зеркального отражения 0,7–1,4 %

Обнаружение сигналов с хаотически изменяющейся формой и малой вероятностью радиоперехвата

Low probability of intercept performance of direct-sequence spread-spectrum system with chaotic spreading sequences is investigated. The energy detectors, synchronous and asynchronous, coherent and non-coherent structures are studied here to detect the presence of chaotic direct-sequence spread-spectrum signals. Simple detection approach using a binary correlation function to detect nonbinary chaotic sequences is proposed. The expressions of detection probabilities of chaotic spreading signals are derived. Comparisons between systems using chaotic and binary sequences are given in terms of the low probability of intercept performance, and the performance improvement with chaotic spreading sequences is observed.Проанализирована вероятность радиоперехвата сигналов с хаотически изменяющейся формой для систем обработки прямой последовательности импульсов с расширенным спектром. Энергетический обнаружитель, синхронные и асинхронные, когерентные и некогерентные структуры рассматриваются для обнаружения случайных сигналов, имеющих вид прямой последовательности импульсов с расширенным спектром. Предлагается простая процедура обнаружения сигналов на основе бинарной корреляционной функции для небинарных псевдослучайных последовательностей. Получена вероятность обнаружения случайных сигналов с расширенным спектром. Сравнительный анализ характеристик обнаружения показал, что использование хаотических последовательностей импульсов с расширенным спектром позволяет уменьшить вероятность радиоперехвата

Гелитрон: работа на высоких гармониках орбитальной частоты и режим фазовой селекции электронов

The possibilities of improving the output characteristics of the helitron in two directions have been studied – increasing the efficiency in the phase selection mode of electrons and increasing the operating frequency through the use of a multi-lamella electrodynamic system (increasing the azimuthal index n of the operating mode). The results obtained during the experiments indicate the unique capabilities of the helitron at very high harmonics of the electron orbital frequency: up to n = 96, the device has an acceptable efficiency for low-power generators in the electron phase selection mode. This opens up prospects for using such a generator in the millimeter wavelength range. However, in this range, instead of a high-frequency multi-lamella line, an azimuthally corrugated rod with a depth of longitudinal grooves ∆r = λ/4 should be used. This is most effective in providing thermal conditions.Исследованы возможности улучшения выходных характеристик гелитрона в двух направлениях – повышение КПД в режиме фазовой селекции электронов и увеличение рабочей частоты за счет использования многоламельной электродинамической системы (увеличение азимутального индекса n рабочей моды). Полученные в процессе экспериментов результаты свидетельствуют об уникальных возможностях работы гелитрона на очень высоких гармониках орбитальной частоты электронов: вплоть до n = 96 прибор имеет приемлемый КПД для генераторов малой мощности в режиме фазовой селекции электронов. Это открывает перспективы применения подобного генератора в миллиметровом диапазоне длин волн. Однако в данном диапазоне следует вместо высокочастотной многоламельной линии использовать азимутально гофрированный стержень с глубиной продольных канавок ∆r = λ/4. Это наиболее эффективно в обеспечении теплового режима

Методика поиска дефектных солнечных панелей в данных телеметрии электростанции на основе результатов работы цифрового двойника

Searching for faulty, and therefore operating in abnormal mode, solar panels at a power plant is an urgent task in the context of the development and growth of the share of solar energy in electricity generation. The research is aimed at developing and evaluating the effectiveness of a new methodology and software algorithm for searching for anomalies in the operation of solar panels based on the results of a digital twin created and trained using telemetry data from a solar power plant. The methodology is based on studies of deviations in power values at the point of maximum efficient operation of the solar panel, calculated by the digital twin, from the average statistical values for the power plant. Using the proposed methodology, over six months of direct observations, 16 anomalies in the operation of the solar panels of the power plant were discovered and confirmed. It has been established that when analyzing deviations of normalized power values at the maximum power point PN, it is possible to detect solar panels that have defects or operate with loss of efficiency.Поиск несправных, а значит, работающих в аномальном режиме солнечных панелей на электростанции является актуальной задачей в условиях развития и роста доли солнечной энергетики в выработке электроэнергии. Исследования нацелены на разработку и оценку результативности новой методики и программного алгоритма поиска аномалий в работе солнечных панелей на основе результатов работы цифрового двойника, созданного и обученного по данным телеметрии солнечной электростанции. Методика основана на исследованиях отклонений значений мощности в точке максимальной эффективной работы солнечной панели, рассчитанной цифровым двойником, от среднестатистических значений по электростанции. С применением предлагаемой методики за полгода прямых наблюдений обнаружены и подтверждены 16 аномалий в работе солнечных панелей электростанции. Установлено, что при анализе отклонений нормализованных значений мощностей в точке максимальной мощности PN возможно обнаружение солнечных панелей, которые имеют дефекты или работают с потерей эффективности

Особенности цифрового диаграммообразования в субапертурных антенных решетках высокоинформативных космических радиолокаторов с синтезированием апертуры

It is shown that during digital beamforming in a subaperture antenna array of highly informative space radars with synthetic aperture, it is necessary to provide a procedure for equalizing the time delays of the subaperture output signals for transmission and reception. It has been established that losses in the signal-to-noise ratio on a radar image of a point target for a typical aperture size at an elevation angle of 0.7 m and a signal spectrum width of 600 MHz reach 2.1 and 7.5 dB for off-nadir angles of 21° and 50°, respectively. Recommendations are formulated for equalizing time delays for transmission and reception based on spectral processing. Simulation results are presented.В статье показано, что при цифровом диаграммообразовании в субапертурной антенной решетке высокоинформативных космических радиолокаторов с синтезированием апертуры необходимо предусматривать процедуру выравнивания временных задержек выходных сигналов субапертур на передачу и на прием. Установлено, что потери в отношении сигнал/шум на радиолокационном изображении точечной цели для типового размера апертуры по углу места 0,7 м и при ширине спектра сигнала 600 МГц достигают 2,1 и 7,5 дБ для углов отклонения от надира 21° и 50° соответственно. Сформулированы рекомендации по выравниванию задержек на передачу и прием на основе спектральной обработки. Приведены результаты моделирования

Волоконно-оптический датчик идентификации жидкостей и определения концентрации растворов

Fiber-optic sensors for identifying liquids and determining the concentration of solutions have been studied with the possibility of using various types of single-mode optical fibers produced by industry and widely used in optical cables and telecommunications to create sensors for identifying liquids and determining the concentration of solutions. To identify liquids with different refractive indices and determine the concentration of substances dissolved in water, the peak value of the reflectograms of the optical fiber located at the interface between the optical fiber core and the environment can be used as an information parameter. The value of the information parameter depends on the refractive index of the liquid in which one end of the optical fiber is located. The parameters of fiber-optic sensors for identifying liquids and determining the concentration of solutions were studied by optical reflectometry in different wavelength ranges of optical radiation with a duration of reflectometer probe pulses from 25 to 300 ns. It has been established that the fiber-optic sensor can operate at any wavelength of optical radiation corresponding to the transparency windows of the optical loss spectrum of the optical fiber. The influence of the length of the optical fiber between the recording device and the place where the concentration of a liquid solution is determined using a fiber-optic sensor was studied. The possibility of creating a fiber-optic sensor for determining the concentration of the liquid solutions based on optical fibers has been demonstrated.Исследована возможность использования различных типов одномодовых оптических волокон, массово выпускаемых промышленностью и широко применяемых в оптических кабелях и телекоммуникациях, для создания волоконно-оптических датчиков идентификации жидкостей и определения концентрации растворов. Для идентификации жидкостей, имеющих разные показатели преломления, и определения концентрации растворенных в воде веществ в качестве информационного параметра можно использовать величину пика рефлектограмм оптического волокна, находящегося на границе раздела сердцевины оптического волокна и окружающей среды. Значение информационного параметра зависит от показателя преломления жидкости, в которой находится торец оптического волокна. Параметры волоконно-оптических датчиков идентификации жидкос тей и определения концентрации растворов исследованы методом оптической рефлектометрии в разных диапазонах длин волн оптического излучения при длительности зондирующих импульсов рефлектометра от 25 до 300 нс. Установлено, что волоконно-оптический датчик может работать на любой длине волны оптического излучения, соответствующей окнам прозрачности спектра оптических потерь волокна. Исследовано влияние длины оптического волокна между регистрирующим устройством и местом определения концентрации раствора жидкости с помощью волоконно-оптического датчика

Анализ методов измерений параметров диаграммы направленности антенных систем

Measuring the parameters of the antenna pattern is an urgent task in the development and operation of radio engineering systems. This problem can be solved by various methods of antenna measurements. In this case, depending on the radiation zone of the antenna, two main groups of measurement methods are distinguished: methods of direct measurements in the far-field and methods of reconstructive measurements in the near-field. Methods of antenna measurements in the far-field, which allow obtaining direct results, are the most developed and simple, since in the case of the far-field, the angular distribution of the field, regardless of distance, is characterized by a radiation pattern. Methods of the near-field are based on measuring the amplitude-phase distribution of the orthogonal components of the electromagnetic field in the near zone with subsequent recalculation of the parameters and restoration of the spatial radiation pattern of the antenna under study. The comparative analysis of the main groups of antenna measurement methods shows that at the present stage of their development, due to a number of advantages, measurement methods in the near-field with subsequent reconstruction of the radiation pattern of the studied antenna in the far-field are most widely used.Измерение параметров диаграммы направленности антенны является актуальной задачей при разработке и эксплуатации радиотехнических систем. Ее решение возможно различными методами антенных измерений. При этом в зависимости от зоны излучения антенны выделяются две основные группы способов измерений: методы прямых измерений в дальней зоне и методы реконструктивных измерений в ближней зоне. Методы антенных измерений в дальней зоне, позволяющие получить прямые результаты, являются наиболее отработанными и простыми, поскольку в случае дальней зоны угловое распределение поля независимо от расстояния характеризуется диаграммой направленности. Методы ближней зоны основаны на измерении амплитудно-фазового распределения ортогональных компонент электромагнитного поля в ближней зоне с последующим пересчетом параметров и восстановлением пространственной диаграммы направленности исследуемой антенны. Сравнительный анализ основных групп методов антенных измерений показал, что на современном этапе их развития ввиду ряда преимуществ наибольшее распространение получили методы измерения в ближней зоне с последующей реконструкцией диаграммы направленности исследуемой антенны в дальней зоне

Композиционные материалы системы эпоксидная смола–W для радиационной защиты от гамма-излучения

Сomposite materials based on the epoxy resin–W system with varying W content (0–80 %) were obtained using the method of chemical curing. Microstructural investigations of the samples showed that with increasing W content there is a more uniform distribution of grains in the epoxy resin matrix could be observed. Agglomeration of W grains is noted for samples with filler content up to 40 %. Statistical analysis of the grain size of the initial W powder revealed that the probable diameter of W grains is 475 nm. The values of effective and relative densities of the experimental samples were obtained using the Archimedes method. The effective density varied from 1.16 to 4.36 g/cm3 with W powder content rising. The relative density values received ranged from 91 to 94 %, indica ting that there were no significant defects in the samples. X-ray diffraction analysis showed the presence of vcc-W and WO2 phases, indicating the oxidation of W in the thin surface layer of the powder. Calculation in Phy-X/PSD software allowed to evaluate the gamma radiation shielding efficiency for the epoxy resin–W system composite materials in 0.8–2.5 MeV energy range. It was observed that samples with filler content of 60 and 80 % were the most suitable for radiation shielding. It was found that the addition of W powder to the epoxy matrix contributed to the reduction of half attenuation layer values by 3.5 times from 9.448 to 2.672 cm for samples with 0 and 80 % W content, respectively, for 1.25 MeV radiation energy. The obtained results demonstrate the high efficiency of the proposed composite materials for shielding gamma radiation, which makes them a perspective candidate for manufacturing radiation shields.С использованием метода химического отверждения получены композиционные материалы на основе системы эпоксидная смола–W с варьированием содержания W от 0 до 80 %. Проведенное исследование микроструктуры образцов показало, что при увеличении содержания W наблюдается более равномерное распределение зерен в матрице эпоксидной смолы. Для образцов с содержанием наполнителя до 40 % отмечена агломерация зерен W. Статистический анализ размеров зерен исходного порошка W выявил, что вероятный их диаметр составляет 475 нм. Получены значения эффективной и относительной плотностей экспериментальных образцов с помощью метода Архимеда. Эффективная плотность изменялась в пределах от 1,16 до 4,36 г/см3 с увеличением содержания порошка W. Значения относительной плотности варьировались от 91 до 94 %, что свидетельствовало об отсутствии существенных дефектов при проведении испытания. Рентгеноструктурный анализ показал наличие фаз ОЦК-W и WO2, что указывает на окисление W в тонком поверхностном слое материала. Моделирование в программном обеспечении Phy-X/PSD позволило оценить эффективность экранирования от гамма-излучения композиционных материалов при энергии излучения в диапазоне 0,8–2,5 МэВ. Образцы с содержанием наполнителя 60 и 80 % оказались наиболее подходящими для создания экранов радиационной защиты. Обнаружено, что добавление порошка W в эпоксидную матрицу способствовало уменьшению значений слоя половинного ослабления в 3,5 раза с 9,448 до 2,672 см для образцов с содержанием W 0 и 80 % соответственно при энергии излучения гамма-квантов 1,25 МэВ. Полученные результаты демонстрируют высокую эффективность предложенных композиционных материалов в экранировании гамма-излучения, что делает их достойным вариантом для создания экранов радиационной защиты

Адаптированные алгоритмы Dual Contouring и Marching Cubes для 3D-реконструкции поясничного отдела позвоночника человека

The article deals with the problem of three-dimensional reconstruction of the human lumbar spine using the Marching Cubes and Dual Contouring surface triangulation algorithms for subsequent planning of a surgical intervention based on the analysis of digital computed tomography images. 3D reconstructions of the human lumbar spine are presented, as well as the results of a comparative analysis of the developed methods according to the following criteria: mesh generation speed; the number of generated cells; the absence of conflict situations (intersections of the surface). The optimal algorithm for solving the problem is determined on the basis of a comparative analysis.В статье рассматривается задача трехмерной реконструкции поясничного отдела позвоночника человека алгоритмами триангуляции поверхности Marching Cubes и Dual Contouring для последующего планирования хирургического вмешательства на основе анализа цифровых компьютерно-томографических изображений. Представлены 3D-реконструкции поясничного отдела позвоночника человека, а также результаты сравнительного анализа разработанных методов по следующим критериям: скорость генерации сетки, количество сгенерированных ячеек, отсутствие конфликтных ситуаций (пересечений поверхности). Оптимальный алгоритм для решения поставленной задачи определен на основании сравнительного анализа

Методика расчета эффективности систем связи с многопозиционными видами модуляции и многокаскадным составным кодированием

Analytical relations and a methodology for calculating the performance indicators of communication and multimedia broadcasting systems using multi-position modulation types (QAM-M, FM-M, FM-M, CHMS-M, AM-M, OFM-M) and multi-stage coding based on non-systematic convolutional codes and non-binary block Reed-Solomon codes are proposed. The relations obtained are common for studies of noise immunity, corrective capacity, energy and information efficiency of systems, depending on the requirements for reception reliability, modulation format, type of codes used and their parameters. The calculation of the characteristics of systems with cascade composite coding is carried out in a closed form and does not require the use of complex computer simulation procedures.Предложены аналитические соотношения и методика расчета показателей эффективности систем связи и мультимедийного вещания, использующие многопозиционные виды модуляции (КАМ-М, ФМ-М, ЧМ-М, ЧМС-М, АМ-М, ОФМ-М) и многокаскадное последовательное кодирование на базе несистематических сверточных кодов и недвоичных блочных кодов Рида-Соломона. Полученные расчетные соотношения служат для исследований помехоустойчивости, исправляющей способности, энергетической и информационной эффективностей систем в зависимости от требований к достоверности приема, формату модуляции, типу используемых кодов и их параметрам. Расчет характеристик по приведенным формулам проводится в замкнутом для анализа виде и не требует при исследовании эффективности составных кодов применения сложных процедур компьютерного моделирования