Автореферат (Радиотехнические приёмно-преобразующие устройства оптико-электронных систем), страница 3

Наибольшей относительнойвеличины амплитуды экстремумов достигают в диапазоне длин волн 0,25-0,4 мкм и при углахоблучения от 0 до 40 ͦ.5. Впервые показано, что в фотометре ППУ газоанализатора на эффекте МоЯК равенствомощностей рассеянных электромагнитных волн воздухом и аэрозольными частицами достигаетсяв ультрафиолетовой области оптического излучения при меньших углах светорассеяния, чем ввидимой и инфракрасной областях.6. ОбнаруженызависимостичувствительностифотоприемногоустройстваППУгазоанализатора на основе эффекта проявления МоЯК от параметров ФПУ и времениинтегрирования, что впервые позволило улучшить чувствительность ФПУ до уровня, при которомпредел чувствительности газоанализаторов на основе эффекта МоЯК к детектируемым примесямопределяется спонтанной нуклеацией ядрообразования, а не предельной чувствительностью ППУоптико-электронной системы.7.

Впервые определены условия для параметров противошумовых коррекций и усилителей в11ППУ с использованием приборов на поверхностных акустических волнах, при выполнениикоторых ограничение на нижнюю границу динамического диапазона накладывают лишь тепловыешумы встречно-штыревого преобразователя прибора на ПАВ.8. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований шумовыххарактеристик пьезокристаллических устройств на поверхностных акустических волнах впервыеустановлены зависимости коэффициента шума ППУ от схемотехнических параметров, включаясхемы противошумовых коррекций, позволяющие проводить комплексную оптимизацию ППУ сиспользованием приборов на ПАВ с целью достижения минимального значения коэффициенташума и максимального динамического диапазона ППУ при минимальных нелинейныхискажениях.9.

Впервые разработан метод аппроксимации энергетической зависимости массовыхкоэффициентов ослабления проникающего электромагнитного излучения рентгеновскогодиапазона через среды суммой двух степенных функций, обеспечивающий наименьшуюпогрешность по сравнению с существующими методами аппроксимаций10. Установлена зависимость уровня отклонений выходного сигнала ППУ рентгеноабсорбционногосепаратораотсвойствиммерсионнойсреды,обладающейлинейнымкоэффициентом ослабления рентгеновского излучения, равным среднему значению по всемкомпонентам руды с учетом их весового содержания. На основе установленной зависимостивпервые показано, что применение иммерсионной среды позволяет формировать на выходе ППУсигнал, пропорциональный геометрическому размеру минерала в руде, по уровню котороговозможно проводить извлечение минерала из руды.

Предложенный способ защищен патентом РФ.11. Впервые выявлены зависимости необходимой для отклонения оптического луча мощностисигнала модулирующей частоты на выходе усилителя от схемотехнических параметровусилителей и формирователей радиоимпульсов, позволяющие улучшить энергоэффективностьдрайверов акустооптических модуляторов в ППУ с использованием акустооптическихкоммутационных приборов.Практическая значимость работы состоит:1. Предложенный метод эквивалентных шумовых схем позволяет повысить чувствительностьфотоприемных устройств ППУ путем обоснованного выбора формы амплитудно-частотнойхарактеристики ФПУ, параметров фотодетектора и усилителя фототока.2.

Разработанная методика расчета минимальной детектируемой девиации фазовоймодуляции радиотехнических ППУ фазомодулированных оптических сигналов, характеризующейфундаментальное ограничение шумами ФПУ, позволяет осуществлять обоснованный выборпараметров ФПУ для удовлетворения техническим требованиям к радиотехническим ППУфазомодулированных оптических сигналов с учетом применения в оптической схеме12мультиплексирования сигналов нескольких оптических датчиков.3. Усовершенствованный метод расчета чувствительности фотоприемного устройства ППУ снакоплением заряда на основе свертки автокорреляционной функциииимпульснойхарактеристики цепи позволяет провести обоснованный выбор параметров фотоинтегратора сцелью достижения высокой чувствительности ФПУ.4. Разработанная методика расчета интенсивности электромагнитной волны, рассеяннойаэрозольными частицами, позволяет произвести обоснованный выбор спектрального составаисточника облучения аэрозольных частиц в фотометре газоанализатора на эффекте проявленияМоЯК.

Показано, что область длин волн оптического излучения 0,25-0,45 мкм, в которойобнаружена максимальная неравномерность интенсивности светорассеяния, предпочтительноисключать из спектрального состава источника облучения фотометра ППУ газоанализатора наМоЯК. При этом установлено, что данному критерию наилучшим образом удовлетворяютсуперлюминесцентные белосветные светодиоды.5.Предложенная методика комплексной оптимизации ППУ с использованием приборов наповерхностных акустических волнах (ПАВ) позволяет осуществить осознанный выбор параметровпьезоплаты и усилителя с целью достижения минимального коэффициента шума ППУ приминимальных искажениях.

На основании разработанной методики комплексной оптимизацииППУ появляется возможность конструирования многоканальных волоконно-оптических системпередачи высококачественного телевизионного сигнала с применением фильтров на ПАВ сминимальными перекрестными искажениями между каналами.6. Предложенная методика расчета и регистрации проникающего электромагнитногоизлучения рентгеновского диапазона на основе аппроксимации энергетической зависимостимассовых коэффициентов ослабления суммой двух степенных функций позволяет провестиобоснованный выбор состава иммерсионных сред, определяемого компонентным составом рудыи обеспечивающего минимальное отклонение выходного сигнала ППУ от среднего значения.7. Предложенная методика регистрации проникающего электромагнитного излучениярентгеновского диапазона в кусковых рудах, пустоты в которых заполнены иммерсионной средой,позволяет рассчитывать параметры ППУ рентгено-абсорбционных сепараторов для технологийизвлеченияразличныхприродныхминераловизкусковыхруд,атакжеповыситьчувствительность к обнаружению минералов в более толстом слое руды.Методы исследования: При проведении исследований в диссертационной работе использовалисьметоды: статистического анализа случайных процессов, теории электрических цепей, теориифункций комплексной переменной, расчета рассеяния и ослабления электромагнитных волн всредах,нелинейногопрограммированияпринелинейныхограничениях.Исследованияпроводились с использованием программного обеспечения и лабораторных установок,13разработанных автором.Реализация и внедрение результатов работы: Теоретические и прикладные результатыдиссертации внедрены: при проведении исследований по научным-техническим программам Минобразования и наукиРФ: «Конверсия-СЗ.1992–1993 гг.» – НИР №2991397 «Гибридные фотоприёмные модули(ФПМ) для волоконно-оптических систем передачи информации»; «Конверсия.

Высокиетехнологии. 1994 – 1996 гг.», «Конверсия. Высокие технологии. 1996 – 1999 гг.» – НИР и ОКР№ 82-1-6 «Разработка миниатюрных гибридно-плёночных приёмно-передающих трактовволоконно-оптических систем передачи информации»; ИНТП «Прецизионные технологии исистемы» (1999 г.)–НИРсверхчувствительныхприборов№ 1107-99для«Разработка иобнаруженияивыпускопытной партииопределенияконцентрациивысокотоксичных химических и взрывчатых веществ в окружающей среде»; ИНТП«Трансферные технологии, комплексы и оборудование» (1997 – 1998 гг.) – НИР «Разработка ивыпуск опытной партии миниатюрных телевизионных волоконно-оптических модемов длядуплексной высококачественной передачи полного цветового сигнала со звуковымсопровождением для видеоконференцсвязи» под шифром «Модем-2»; припроведенииряданаучно-исследовательскихработвСанкт-Петербургскомполитехническом университете Петра Великого (Санкт-Петербург), выполненных в период с1985 по 2017 г.г.

по Договорам с НПО «Авангард» (Санкт-Петербург), НПО «Красная Заря»(Санкт-Петербург), НПО «Волна» (Москва), МГП «РОТЕК» (Москва), АОЗТ «ИнтеллектТехнология» (Санкт-Петербург), ЗАО «Фобос» (Москва), ЭНПО «Неорганика» (Электросталь); при разработке радиотехнических ППУ в рамках проекта Международного научнотехническогоцентра(МНТЦ)№3676«Разработкаисозданиеавтоматическихвысокочувствительных газоанализаторов на основе эффекта молекулярных ядер конденсациидля обнаружения опасных веществ» (2008 – 2010 гг.); при проведении исследований по проекту №1909-К от 21.03.2018 «Исследование и разработкаалгоритмов обработки сигналов, в том числе сигналов глобальных спутниковых навигационныхсистем»; при проведении исследований по проекту «Исследование характеристик квантового датчикавращения на основе методов математического моделирования с использованием гибриднойсуперкомпьютерной платформы и верификацией экспериментом», выполненного прифинансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамкахФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на 2014—2020 годы (соглашение № 14.578.21.0211,уникальный идентификатор соглашения RFMEFI57816X0211)»14 в учебном процессе по дисциплинам «Электронные средства связи», «Основы радиофизики»,«Радиотехнические цепи и сигналы», «Теория электрических цепей», «Экспериментальныеметоды исследований», изучаемым в Санкт-Петербургском политехническом университетеПетра Великого, а также при выполнении бакалаврами и магистрантами СПбПУ выпускныхквалификационных работ.Технические решения, основанные на методиках Главы 2 диссертации, послужили основойдля создания и внедрения в аппаратуру целого класса миниатюрных фотоприёмных модулейФПУ-01, ФПУ-02, ФПМ-НЧ, ФПМ-ВЧ, ФПМ-НЧМ, ФПМ-ВЧМ, ФПМ-АРУ, ФПМ-СМ1, ФПМСМ2, ФПМ-СМ1-О, ФПМ-СМ2-О.