Полоцкий государственный университет

Полоцкий
государственный
университет

ВЕСТНИК ПГУ. №4. СЕРИЯ С. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУКИ. 2013г.

Залесский В.Г., Богуш Р.П. Становление и развитие научных исследований в области электрофизики и информационных технологий в Полоцком государственном университете

Соловьев В.И., Рыбальский О.В., Железняк В.К. Локализация следов обработки сигнала в задачах монтажа аудиозаписи

Приведены результаты исследований по локализации следов цифровой обработки сигналов в задачах монтажа аудиофайлов. Направление исследований основывается на комплексном подходе при анализе и локализации монтажа. Подход базируется на различии статистических характеристик участков паузы между словами и речью.

LOCALIZATION OF TRACKS OF SIGNAL PROCESSING IN TASKS OF ARRANGEMENT OF AUDIO RECORDING

V. SOLOVYOV, O. RYBALSKY, V. ZHELEZNYAK

The results of studies of the localization of the tracks of digital signal processing in tasks of arrangement of audiofiles are shown. The direction of research is based on an integrated approach for the analysis and localization of the arrangement. The approach is based on the difference of the statistical characteristics of parts of speech pauses between words and speech.

Янушкевич В.Ф. Моделирование физических процессов в анизотропной среде в режиме двухчастотного взаимодействия

Демонстрируются результаты моделирования взаимодействия электромагнитных волн в режиме двухчастотного сигнала с анизотропной средой над углеводородной залежью. Представлена модель залежей нефти и газа. Приведен тензор диэлектрической проницаемости среды над углеводородными залежами в режиме двухчастотного сигнала. Исследовано поведение компонентов тензора в зависимости от вариации частоты столкновений электронов с тяжелыми частицами. Представлены результаты расчетов частот, на которых диэлектрическая проницаемость среды обращается в ноль. Проведенное моделирование способствует оптимизации радиотехнических систем для поиска и оконтуривания границ залежей. Результаты исследований могут быть использованы в области геофизики, радиолокации.

MODELLING OF PHYSICAL PROCESSES IN THE ANISOTROPIC MEDIUM IN THE MODE OF TWO-FREQUENCY INTERACTION

V. YANUSHKEVICH

Results of modelling of the interaction of electromagnetic waves in the mode of a two-frequency signal with anisotropic medium over hydrocarbon deposit are presented. The model of oil and gas deposits is shown. Tensor of dielectric conductivity of medium over hydrocarbon deposits in the mode of two-frequency signal is given. Conduct of the components of the tensor depending on the variation of the collision rate of electrons with heavy particles is studied. Best values of frequencies of a probing signal on which the effect from interaction is shown most intensively are given. As a result of the carried-out theoretical analysis recommendations about the usage of the most efficient ratios between parameters of electromagnetic waves from the point of view of optimum detection can be made. Results of the research can be used in the field of radiolocation, search geophysics.

Дворников С.В., Борисов В.В., Москалец А.Г., Казаков Е.В., Железняк А.В., Рябенко Д.С. Демодулятор сигналов относительной фазовой манипуляции с адаптивным порогом принятия решения

Демонстрируются результаты аналитических исследований и данные компьютерного эксперимента по обоснованию выбора порога принятия решения при демодуляции сигналов с относительной фазовой манипуляцией. Для этих целей доказывается целесообразность учета апостериорных вероятностей о демодулированных символах. Представлены основные этапы алгоритма, реализующего разработанный научный подход.

DEMODULATOR OF SIGNALS WITH THE DIFFERENTIAL PHASE SHIFT KEYING WITH THE ADAPTIVE THRESHOLD

S. DVORNIKOV, V. BORISOV, А. MOSKALEZ, E. KАZAKOV, A. ZHELEZNYAK, D. RYABENKO

The results of analytical research and data of the computer experiment on grounds of the choice of the threshold of decision-making at demodulation of signals with the differential phase shift keying are presented. For these purposes reasonability of the record of posterior probability about demodulated symbols is proved. The basic stages of the algorithm, which realizes the developed scientific approach, are shown.

Глухова Т.М. Комбинирование стратегий поиска решений в задачах расчета систем нелинейных сингулярных уравнений

Представлен наиболее эффективный подход к решению систем нелинейных сингулярных уравнений, встречающихся в математических моделях, описывающих системы со скачкообразными изменениями параметров. На основании многолетнего опыта построения алгоритмов поиска решений для такого рода систем уравнений можно утверждать, что наиболее эффективным методом является метод комбинированных стратегий, учитывающих характер поверхности решения. Для построения такого алгоритма необходимо всестороннее изучение особенностей поверхности решения и внутренних зависимостей между параметрами модели.

INTEGRATION OF STRATEGIES OF SEARCH OF SOLUTIONS IN TASKS OF CALCULATION OF SYSTEMS OF NON-LINEAR SINGULAR EQUATIONS

T. GLUKHOVA

The most effective approach to solving systems of nonlinear singular equations encountered in mathematical models describing systems with abrupt changes of parameters is presented. As a result of years of experience of algorithm constructing to find solutions for such systems of equations we can state that the most effective method is the combination of strategies that take into account the nature of the solution surface. Construction of such algorithms requires a comprehensive study of the features of the solution surface and internal dependencies between the parameters of the model.

Пекарь Д.В., Садов В.С. Алгоритм семантического анализа языковой составляющей речевого сообщения

SEMANTIC BASED ALGORITHM FOR LANGUAGE COMPONENT ANALYSIS OF SPEECH

D. PEKAR, V. SADOV

The presented study describes an algorithm for analysis of the language component of speech to detect a certain situation which is connected with some expressed meaning. The basis of the proposed algorithm is a semantic graph which helps to model the semantic context of the detected situation. To construct this graph lexical-semantic database of English WordNet is used which allows to search for related concepts, and to identify the necessary semantic relations between them. The proposed approach has several advantages like the easiness of describing and modelling of target situations, there is no need to train the system, and also taking into account semantic relations within natural language. The obtained test results allow to say that the suggestions made are justifiable and the proposed algorithm outperforms the traditional keyword based approach.

Железняк В.К., Барков А.В. Обнаружение и компенсация зашумленных импульсных последовательностей

Задачей исследования является обнаружение периодической импульсной последовательности из аддитивных шумов высокого уровня с целью последующего её подавления. Обнаружение основано на быстром преобразовании Фурье и априорной информации о спектре периодических импульсных последовательностей. Сравнение и оценка обнаружения произведена при помощи оптимального приема и порогового детектирования. Выбор порога осуществлен по известным критериям оптимальности в задачах обнаружения сигналов. Подавление импульсных последовательностей в канале утечки информации решается их компенсацией воспроизведением противофазного обнаруженного сигнала. Эксперименты проведены моделированием периодической импульсной последовательности с добавлением аддитивных шумов, таких как белый шум, хаотическая импульсная последовательность, телеграфный сигнал. Предложен метод обнаружения и компенсация зашумленных импульсных последовательностей.

DETECTION AND COMPENSATION OF NOISY PULSE SEQUENCE

V. ZHELEZNYAK, А. BARKOV

We consider the detection of periodic pulse sequences and their suppression by compensation in the channel of information leakage. The objective is to find a periodic pulse sequence of additive noise of high level for its subsequent suppression. Detection is based on the fast Fourier transform and a priori information on the spectrum of the periodic pulse sequences. Comparison and evaluation of the detection is carried out with the best reception and the threshold detection. The choice of threshold is performed by well-known criteria of optimality in problems of signal detection. Suppression of pulse sequences in the channel of leak is solved by their compensation by playback of antiphase signal detection. Experiments were carried out by simulations of the periodic pulse sequence with the addition of the additive noise such as white noise, a chaotic pulse train, telegraph signal. The method of detection and compensation of noisy pulse sequences is suggested.

Питолин В.Е. Применение имитационной модели для оптимизации параметров тепловой электростанции в составе энергосистемы

Рассмотрен основной критерий оптимизации режимов работы тепловой электростанции в энергосистеме – равенство значений относительных приростов расхода топлива на выработку активной электрической мощности. Предложен порядок использования имитационной модели тепловой электростанции, построенной с применением сплайн-аппроксимации нормативных энергетических характеристик и имеющей интуитивно понятный интерфейс в виде экранной формы тепловой схемы станции, позволяющий оперативно сформировать оптимальный состав оборудования и рассчитать оптимальные эквивалентные её характеристики для любых режимов работы. Применение имитационных моделей тепловых электростанций в составе динамических моделей оперативного управления энергосистем для обеспечения оптимального распределения электрических нагрузок между ними позволит сэкономить до 2-х тысяч тонн условного топлива в год уже на начальном этапе внедрения.

APPLICATION OF IMITATING MODEL FOR OPTIMIZATION OF PARAMETERS OF THE THERMAL POWER PLANT IN THE STRUCTURE OF THE ELECTRIC POWER SYSTEM

V. PITOLIN

The basic criterion for optimization of operation modes of a thermal power plant in an electric power system – the equality of values of incremental rate of fuel flow on manufacture of active electrical output is examined. The order of use of the imitative thermal power plant model constructed with the use of spline-approximation normative power performances and having intuitively the clear interface in the screen form of a thermal plant scheme is offered, allowing to generate the optimum structure of the equipment efficiently and to calculate its optimum equivalent performances for any operation modes. Application of imitating thermal power plant models in the structure of dynamic models of operative management of electric power systems for maintenance of the optimum distribution of electric loadings between them will allow to save up to two thousand tons of conditional fuel a year at the initial stage of introduction already.

Кременя К.И., Янушкевич В.Ф. Моделирование эллиптической щелевой антенны в программном пакете High Frequency System Simulator

Представлены результаты моделирования эллиптической щелевой антенны в программном пакете High Frequency System Simulator. Показана конструкция антенны с описанием основных её частей. Установлены закономерности изменения характеристик эллиптической щелевой антенны в зависимости от вариаций толщины диэлектрика. Даны рекомендации по разработке сверхширокополосных антенн при выборе толщины используемого диэлектрика. Результаты исследования могут быть использованы для построения широкополосных антенн в системах телекоммуникаций.

MODELLING OF ELLIPTICAL SLOT ANTENNA IN PROGRAM PACKAGE HIGH FREQUENCY SYSTEM SIMULATOR

K. KREMENYA, V. YANUSHKEVICH

The results of modelling an elliptical slot antenna in the software High Frequency System Simulator are presented. The structure of the antenna with the description of its parts is shown. The regularities of changes in the characteristics of the elliptic slot antenna according to the variations of dielectric thickness are identified. Recommendations are given for the development of ultrawideband antennas used in selection of the thickness of the dielectric. The results can be used in construction of broadband antennas in telecommunication systems.

Барченко В.Т., Виноградов М.Л. Исследование и моделирование сенсора гелия для портативного течеискателя

Применение сенсоров из кварцевого стекла позволяет сделать гелиевый течеискатель портативным. Исполнение селектирующего элемента в форме капилляра обеспечивает эффективный процесс отбора гелия из смеси газов для последующего детектирования. Представлены экспериментальные и теоретические исследования сенсора для выделения гелия из смеси газов с целью разработки первого отечественного гелиевого течеискателя, способного регистрировать поток гелия до 1•10–7 Па•м3/с. Показаны особенности технологии изготовления и контроля параметров кварцевого сенсора.

RESEARCH AND MODELLING OF THE HELIUM-SELECTIVE SENSOR FOR PORTABLE LEAK DETECTOR

V. BARCHENKO, M. VINOGRADOV

The use of sensors made of quartz glass allows to make a portable helium leak detector. The execution of selecting elements in the capillary form provides an efficient process for the selection of helium from gas mixtures for subsequent detection. Experimental and theoretical studies of the quartz sensor carried to develop the first helium leak detector with ion pump capable to measure the helium flow 1.10–7 Pa.•m3/s are presented. Features of technology and the checkout of the quartz sensor parameters are presented in this publication.

Смягликов И.П., Чубрик Н.И. Зондовая диагностика плазмы катодно-дугового разряда, используемого для синтеза алмазоподобных углеродных покрытий

Исследуются импульсно-периодические потоки катодно-дуговой углеродной плазмы, используемые для нанесения алмазоподобных углеродных покрытий. Рассматриваемые потоки генерировались в вакууме и в атмосфере ацетилена при давлении от 0,2 до 2 Па в результате распыления графитового катода в четырехэлектродной дуговой системе с самовосстанавливающимся тонкопленочным токопроводом устройства поджига. С применением зондов Ленгмюра установлено, что подложка находится под ускоряющим плавающим потенциалом –15…35 В. Функция распределения электронов по энергиям является максвелловской с температурой электронов около 50 эВ. Скорость самых высокоэнергетических электронов плазменного потока превышает 30 км/с, в то время как скорость направленного движения плазмы составляет 20 км/с в вакууме и 8 км/с в атмосфере ацетилена. При импульсном дуговом разряде в атмосфере ацетилена наблюдается существенное уменьшение энергии ионов углерода от 30 до 4 эВ по сравнению с вакуумным катодно-дуговым разрядом.

PROBE DIAGNOSTICS OF CATHODIC ARC PLASMA, USED FOR SYNTHESIS OF DIAMOND-LIKE CARBON COATINGS

I. SMYAGLIKOV, N. CHUBRIK

The pulse-periodic fluxes of cathodic arc plasma in vacuum as well as in acetylene atmosphere at pressures of 0,2 to 2 Pa used for diamond-like carbon coating deposition are generated as a result of graphite cathode sputtering in the four-electrode arc system with self-recovering thin-film conductor of ignition device. With the use of Langmuir probes it was found that the substrate is under accelerating floating potential of –15…35 V. The electron energy distribution function was found to be maxwellian with electron temperature of about 50 eV. Velocity of the most high-energy electrons of plasma flux exceeds 30 km/s while the velocity of directional motion of plasma amounts to 20 km/s in vacuum and 8 km/s in acetylene gas. So when applying a pulsed arc in acetylene atmosphere the noticeable decrease of carbon ions energy from 30 down to 4 eV is observed in comparison with a vacuum cathodic arc.

Груздев В.А., Залесский В.Г., Солдатенко П.Н. Плазменный электронно-ионный источник

Представлены результаты экспериментального исследования эмиссионных характеристик плазменного электронно-ионного источника с расширителем плазмы под различными потенциалами. Показано, что в разработанном источнике при изменении полярности извлекающего напряжения и без изменения конструкции могут быть получены низкоэнергетичные электронные и ионные пучки с параметрами, достаточными для реализации ряда корпускулярно-лучевых технологий – модификации свойств поверхностей при переменно-периодическом воздействии на них ионного и электронного пучков в едином технологическом цикле.

PLASMA ELECTRON AND IONIC SOURCE

V. GRUZDEV, V. ZALESSKI, P. SOLDATENKO

The results of experimental study of emission characteristics of a plasma electron and ionic source with plasma expander at different potentials are shown. It is shown that in the developed source with the change of polarity of extracting voltage and without construction changing can be obtained low-energy electrons and ion beams with parameters sufficient for realization of a number of particle-beam technologies – modification of the properties of surfaces with variable periodic exposed to the ion and electron beams in a single technological cycle can be obtained.

Вабищевич Н.В., Вабищевич С.А., Бринкевич Д.И., Оджаев В.Б., Просолович В.С., Янковский Ю.Н., Простомолотов А.И. Дефектообразование в фоторезисте за слоем внедрения ионов.

Голосов Д.А., Завадский С.М., Мельников С.Н. Сквозное моделирование процессов нанесения покрытий при магнетронном распылении

Представлены разработанные методики для моделирования процессов магнетронного распыления. Показаны два этапа процесса моделирования: расчет профиля эрозии мишени; формирование профиля толщины тонкопленочных слоев для различных форм зон распыления и систем перемещения подложек (неподвижные подложка и магнетрон; линейное перемещение подложек; нанесение с барабанными вращающимися подложкодержателями при расположении магнетрона снаружи или внутри барабана). Анализ результатов моделирования свидетельствует о том, что погрешность моделей не превышает 10 %. Модели для формирования покрытия могут использоваться только для моделирования процессов магнетронного нанесения слоев при рабочем давлении в зоне нанесения не более 1 Па, так как не учитывают эффекты термализации распыленного потока.

END-TO-END MODELLING OF THE PROCESSES OF APPLICATION OF COATINGS AT MAGNETRON DISPENSING

D. GOLOSOV, S. ZAVADSKY, S. MELNIKOV

Methods of modeling of processes of magnetron dispensing are presented. Two stages of modeling process are shown: calculation of the profile of target erosion; formation of the profile of thickness of thin-film layers for various forms of dispensing areas and systems of base displacement (immobile bases and magnetron; linear displacement of bases; application with drum rotatory substrate holders when magnetron is situated inside or outside a drum). The analysis of the results of modeling indicate, that model errors don’t exceed 10 %. Models for coating formation can be used only for modeling of the processes of magnetron dispensing at working pressure in the application area not more than 1,0 Pa, for the effects of thermalization of dispensed stream are not taken into account.

Остриков О.М. Дислокационная модель нетонкой границы двойниковой прослойки

Развита теория границ остаточных двойников, а также границ раздела аустенит – мартенсит в материалах с памятью формы. Рассмотрены физические процессы, сопутствующие процессу роста двойниковых прослоек. Движение двойниковых границ рассмотрено на различных масштабных уровнях, использующих дискретное и непрерывное описание распределения двойникующих дислокаций на движущейся двойниковой границе. Представлен энергетический анализ смещения двойниковых границ в призматических и цилиндрических образцах. Получены соотношения для расчета напряжений, смещений и деформаций у границы остаточной двойниковой прослойки. Выведено условие равновесия квазистатически движущейся двойниковой границы, позволяющее учитывать её форму.

DISLOCATION MODEL OF NOT THIN BORDER OF TWIN LAYERS

O. OSTRIKOV

The theory of borders of residual twins, and also interface of austenit/martensit in materials with memory of the form is developed. The physical processes accompanying the process of growth of twin layers are considered. Movement of twin borders is considered at various scale levels using the discrete and continuous description of distribution of twin dispositions on moving twin border. The power analysis of displacement of twin borders in prismical and cylindrical samples is presented. Parities for calculation of pressure, displacement and deformations at border of residual twin layers are received. The balance condition of causestatic moving twin borders is deduced. The condition allows to consider the form of twin borders.

Хилько Д.Н. Электромагнитные процессы в ферропорошковой среде при формировании поверхности изделия

Исследуются электромагнитные процессы в ферропорошковой среде при формировании поверхности изделия. Демонстрируются аналитические модели физических процессов электромагнитной наплавки, позволяющих рассчитать магнитное поле и его градиент в любой точке пространства рабочей зоны, силовую топографию и электрическую проводимость рабочей зоны. Показана зависимость между основными параметрами магнитного и электрического полей в межэлектродном промежутке. На основе анализа полученных результатов сделан вывод: изменяя параметры магнитного поля и технологической среды, можно управлять силой разрядного тока, обеспечивающей нагрев и плавление частиц ферромагнитного порошка.

ELECTROMAGNETIC PROCESSES IN FERRO-POWDER MEDIUM AT FORMATION OF PRODUCT SURFACE

D. KHILKO

Consideration was given to the electrophysical phenomena in the operating space at welding deposition of ferro-powder coatings. There were obtained the interrelations between the main parameters of magnetic and electric fields in the inter-electrode gap. It was demonstrated that under changes of the parameters of the magnetic field and the processing medium it was possible to exert the control over the discharging current force which provided the heating and melting of ferromagnetic powder particles.

Чертков В.М., Мальцев С.В. Поиск и обнаружение нелинейных объектов с распознаванием типа нелинейности на основе их электрофизических свойств

Представлен сравнительный анализ методов поиска и обнаружения нелинейных объектов с распознаванием типа нелинейности. Рассматривается новый метод, обеспечивающий повышение вероятности правильной идентификации типа нелинейности объекта на основе его электрофизических свойств. Установлены самые выгодные с энергетических и информационных позиций частоты для анализа структуры спектра переизлученного зондирующего сигнала. Показаны результаты тестовых испытаний макетного образца радара подповерхностного зондирования, а также результаты восстановления вольтамперной характеристики для диода Д220.

THE SEARCH AND DETECTION OF NON-LINEAR OBJECTS WITH RECOGNITION OF NONLINEARITY BASED ON THEIR ELECTROPHYSICAL PROPERTIES

V. CHERTKOV, S. MALTSEV

A comparative analysis of technologies for identification of nonlinear objects was made. A new method, which increases the probability of correct identifying the type of nonlinearity of the object according to their electrophysical properties, is shown. The transformation features of the spectrum of the signal are considered. The most favorable frequencies for analyzing the spectrum’s structure of reemitted signal of the probe are established. The results for the recovery of the current-voltage characteristics of the diode Д220 are presented.

Адамович А.Л., Грозберг Ю.Г., Бульбенкова Т.А., Кизина О.А. Моделирование тепловлагопереноса в древесине при досушке энергией СВЧ-поля

Разработана физико-математическая модель тепловлагопереноса при сушке материалов в области ниже предела гигроскопичности, в том числе и с учетом нагрева энергией СВЧ-поля. Проведено численное решение разработанной системы уравнений для трех случаев сушки древесной пластины: конвективной, энергией СВЧ-поля и комбинированной, сочетающей два предыдущих способа. Представлены результаты численных расчетов, включающие распределение температуры, давления пара и влагосодержания в сечении пластины в различные моменты времени, а также изменение среднего влагосодержания и температуры в процессе сушки. Проанализированы результаты расчетов и сделаны выводы о различиях и особенностях конвективного, СВЧ и комбинированного нагрева и сушки.

SIMULATION OF HEAT AND MOISTURE TRANSFER IN WOOD DURING MICROWAVE FINAL DRYING

A. ADAMOVICH, Y. GROZBERG, T. BULBENKOVA, O. KIZINA

The physical and mathematical model of heat and moisture transfer during the drying of materials in the field below water absorption, also taking into account the heating energy of the microwave field is developed. The numerical solution of the developed system of equations for the three cases of wood plate drying is conducted: convective energy of the microwave field and combined, combining the two previous methods. The results of the numerical calculations, which include the distribution of temperature, vapor pressure and moisture content in the cross section of the plate at different times, as well as changes in the average moisture content and temperature in the drying process, are presented. Calculation results and conclusions about the differences and characteristics of convective, microwave and combined heating and drying are analyzed.