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

Наибольшейотносительной величины амплитуды экстремумов достигают в диапазоне длин волн 0,25-0,4мкм и при углах облучения от 0 до 40 ͦ.5. Впервые показано, что в фотометре ППУ газоанализатора на эффекте МоЯК равенствомощностей рассеянных электромагнитных волн воздухом и аэрозольными частицамидостигается в ультрафиолетовой области оптического излучения при меньших углахсветорассеяния, чем в видимой и инфракрасной областях.6. ОбнаруженызависимостичувствительностифотоприемногоустройстваППУгазоанализатора на основе эффекта проявления МоЯК от параметров ФПУ и времениинтегрирования, что впервые позволило улучшить чувствительность ФПУ до уровня, прикотором предел чувствительности газоанализаторов на основе эффекта МоЯК кдетектируемым примесям определяется спонтанной нуклеацией ядрообразования, а непредельной чувствительностью ППУ оптико-электронной системы.7.

Впервые определены условия для параметров противошумовых коррекций иусилителей в ППУ с использованием приборов на поверхностных акустических волнах, привыполнении которых ограничение на нижнюю границу динамического диапазонанакладывают лишь тепловые шумы встречно-штыревого преобразователя прибора на ПАВ.8. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследованийшумовых характеристик пьезокристаллических устройств на поверхностных акустическихволнах впервые установлены зависимости коэффициента шума ППУ от схемотехническихпараметров,включаясхемыпротивошумовыхкоррекций,позволяющиепроводитькомплексную оптимизацию ППУ с использованием приборов на ПАВ с целью достиженияминимального значения коэффициента шума и максимального динамического диапазона ППУпри минимальных нелинейных искажениях.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 аппроксимаций.10.

Установлена зависимость уровня отклонений выходного сигнала ППУ рентгеноабсорбционного сепаратора от свойств иммерсионной среды, обладающей линейнымкоэффициентом 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 выходеППУ сигнал, пропорциональный геометрическому размеру минерала в руде, по уровню13которого возможно проводить извлечение минерала из руды.

Предложенный способ защищенпатентом РФ.11. Впервые выявлены зависимости необходимой для отклонения оптического лучамощности сигнала модулирующей частоты на выходе усилителя от схемотехническихпараметров усилителей и формирователей радиоимпульсов, позволяющие улучшитьэнергоэффективность драйверов акустооптических модуляторов в ППУ с использованиемакустооптических коммутационных приборов.Практическая значимость работы состоит:1. Предложенныйметодэквивалентныхшумовыхсхемпозволяетповыситьчувствительность фотоприемных устройств ППУ путем обоснованного выбора формыамплитудно-частотной характеристики ФПУ, параметров фотодетектора и усилителяфототока.2. Разработанная методика расчета минимальной детектируемой девиации фазовоймодуляциирадиотехническихППУфазомодулированныхоптическихсигналов,характеризующей фундаментальное ограничение шумами ФПУ, позволяет осуществлятьобоснованный выбор параметров ФПУ для удовлетворения техническим требованиям крадиотехническим ППУ фазомодулированных оптических сигналов с учетом применения воптической схеме мультиплексирования сигналов нескольких оптических датчиков.3.

Усовершенствованный метод расчета чувствительности фотоприемного устройстваППУ с накоплением заряда на основе свертки автокорреляционной функции и импульснойхарактеристики 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 эффектепроявления МоЯК.

Показано, что область длин волн оптического излучения 0,25-0,45 мкм, вкоторойобнаруженамаксимальная неравномерностьинтенсивностисветорассеяния,предпочтительно исключать из спектрального состава источника облучения фотометра ППУгазоанализатора на МоЯК. При этом установлено, что данному критерию наилучшим образомудовлетворяют суперлюминесцентные белосветные светодиоды.5.Предложенная методика комплексной оптимизации ППУ с использованием приборовна ПАВ позволяет осуществить осознанный выбор параметров пьезоплаты и усилителя сцелью достижения минимального коэффициента шума ППУ при минимальных искажениях.На основании разработанной методики комплексной оптимизации ППУ появляетсявозможность конструирования многоканальных волоконно-оптических систем передачи14высококачественного телевизионного сигнала с применением фильтров на поверхностныхакустических волнах с минимальными 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 составомруды и обеспечивающего минимальное отклонение выходного сигнала ППУ от среднегозначения.7.

Предложенная методика регистрации проникающего электромагнитного излучениярентгеновского диапазона в кусковых рудах, пустоты в которых заполнены иммерсионнойсредой, позволяет рассчитывать параметры ППУ рентгено-абсорбционных сепараторов длятехнологий извлечения различных природных минералов из кусковых руд, а также повыситьчувствительность к обнаружению минералов в более толстом слое руды.Методы исследования: При проведении исследований в диссертационной работеиспользовалисьметоды:статистическогоанализаслучайныхпроцессов,теорииэлектрических цепей, теории функций комплексной переменной, расчета рассеяния иослабления электромагнитных волн в средах, нелинейного программирования принелинейных ограничениях. Исследования проводились с использованием программногообеспечения и лабораторных установок, разработанных автором.Степеньдостоверностирезультатовработыопределяется:преемственностьюсапробированными теоретическими и практическими подходами к вопросам разработкиметодик проектирования ППУ оптико-электронных систем; соответствием результатоврасчетовчувствительностичувствительностьюфотоприемныхсерийно-выпускаемыхустройствииинтеграторовэкспериментальныхфототокаФПУ,сволоконно-оптических телевизионных модемов; соответствием расчетных и экспериментальныхзначений коэффициента шума акустоэлектронных устройств на ПАВ; совпадениемрезультатов расчета светорассеяния аэрозольными частицами и воздухом с проведеннымиизмерениями на базовом детекторе МоЯК.

Все теоретические результаты диссертациисогласуются с современными научными представлениями и данными отечественных изарубежныхобсуждениемнаучныхвисточников, а также подтверждаются ихнаучныхизданияхивыступленияхнапредставительнымнаучныхконференцияхмеждународного, всероссийского и межвузовского уровней.Апробация результатов работы:Результаты работы докладывались автором на Международных конференциях исимпозиумах, труды которых индексируются в системах цитирования Scopus и Web of Science:151.SPIE International Symposium on Optical Engineering + Applications, part of the SPIE Opticsand Photonics 2014 event, Reflection, Scattering, and Diffraction from Surfaces IV, 17-21August 2014 in San Diego, California, USA,2.SPIE Optical Sensors 2015, May 5, 2015; Prague, Czech Republic, 13-16 April, 2015.3.SPIE International Conference on Optical Metrology, Munich, Germany, 21-25 June 2015,4.IEEE 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON),Tomsk, Russia, May 20-22, 2015.5.SPIE Optical Sensing and Detection IV, Brussels, Belgium, 3-7 April, 20166.2016 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS), Tours, France, 18-21 September 2016.7.SPIE Photonics Asia 2016, Optical Design and Testing VII, Beijing, China, 11-14 October,2016.8.2017 IEEE MTT-S International Conference on Numerical Electromagnetic and MultiphysicsModeling and Optimization for RF, Microwave, and Terahertz Applications (NEMO), Sevilla,Spain, 17-19 May, 2017.На других конференциях: всесоюзная научно-техническая конференция «Волоконно-оптические системы связи» (Киев, 1983); XIV межотраслевая конференция (Ленинград, 1983);всесоюзный научно-технический семинар «Проектирование и изготовление МЭА: проблемыи перспективы» (Москва, 1986); школа-семинар «Устройства акустоэлектроники» (ВДНХСССР, Москва, 1988); XLII и XLIII областные научно-технические конференции по узловымпроблемам радиотехники, электроники и связи ВНТОРЭС им.

А.С. Попова (Ленинград, 1987,1988);научно-техническаяконференция«Акустоэлектронныеустройстваобработкиинформации на ПАВ» (Черкассы, 1990); межрегиональная научно-техническая конференция«Элементы и узлы современной приёмной и усилительной техники» (Ужгород, 1991); IIмеждународная конференция «ISFOC’92» (Санкт-Петербург, 1992); Российская научнотехническая конференция «Инновационные наукоёмкие технологии для России» (Москва,1995); II всероссийская научно-практическая конференция «Высшая школа России: конверсияи приоритетные технологии» (Москва, 1996); III межведомственная научно-техническаяконференция «Проблемные вопросы сбора, обработки и передачи информации в сложныхрадиотехническихсистемах»(Пушкин,1997);международнаянаучно-техническаяконференция «Лазеры в медицине» (Санкт-Петербург, 1998), II международная научнаяИнтернет-конференция "На стыке наук. Физико-химическая серия" (Казань, 2014 года).Разработанные и освоенные в серийном производстве микросхемы приёмнопреобразующих устройств ФПУ-01, ФПУ-02, ФПМ-НЧ(М), ФПМ-ВЧ(М), ФПМ-АРУ, ФПМСМ(СМО), ВК-01(010), ФПМ-32, акустооптический управляемый ответвитель, спектральноселективныйпереключатель,волоконно-оптическийтелевизионныймодемОМ-1,16лабораторнаяработа«Телевизионныйволоконно-оптическийканалсвязи»демонстрировались на международных, всесоюзных, всероссийских, республиканских иотраслевых выставках, в частности: на постоянно действующей выставке Министерствасредств связи (Москва, 1989); на выставке I всесоюзной конференции «Оптическая обработкаинформации» (Ленинград, 1988); на международной выставке «Телеком-91» (Женева, 1991);на международной выставке «Всё лучшее из СССР» (Хельсинки, 1990); на международнойвыставке «К играм доброй воли» (Сиэтл, 1990); на международных выставках «Экспоком-91»и «Экспоком-92» (Москва, 1991, 1992); на выставке «Конверсия-93» (Москва, 1993); навыставке «Конверсия и высокие технологии-96» (Москва); на международных выставках«EDUCOM-96» и «EDUCOM-97» (Санкт-Петербург); на выставке-совещании «Вузы России –оборонно-промышленному комплексу» (Москва, 2000); на международной выставкеконгрессе «Hi-Tech-2000» «Высокие технологии.