Registered manuscripts


В статье изучаются спектра-физические и химические свойства N-,O-,S-многоатомных соединений углеводородов, применяемых в химмотологии в качестве горюче-смазочных материалов (ГСМ) и специальных жидкостей. Достижение требуемых эксплуатационных свойств и улучшение физико-химических характеристик связанной системы материалов: «деталь+двигатель+ГСМ» в современной - наземной (НТ), авиационной (ЛА), морской (МТ) и космической техники (КТ) в Вооружённых Силах Российской Федерации (ВС РФ) основано на изучении квантовых внутри- и межмолекулярных механизмах - поглощения, рассеяния, передачи и излучения энергии смесями ГСМ, в условиях воздействия энергии от источников разной природы: химическом, оптическом, потоками ионов и электронов, резком ударе и т.п., которые переводят группы атомов в структуре соединений в электронные синглетные и триплетные (дублетные и квартетные для ион-радикалов) возбуждённые ридберговские состояния (S*iTjD*nQmElExSt) («элементарный акт») и формирующих при дезактивации и рекомбинации самосогласованное поле плазмы.

Данный доклад посвящен экспериментальным методам неинвазивной диагностики заболеваний глаз на основе узкополосной спектральной визуализации нормы и патологии. В настоящее время существует несколько основных методов неинвазивной диагностики в офтальмологической практике: 1.микроскопия на основе щелевой лампы с набором фиксированных широкополосных фильтров,2.оптическая когерентная томография, ультразвуковая допплерография, УЗИ. Каждый метод обладает набором недостатков, как то: зависимость от квалификации врача-диагноста, субъективность цветового восприятия, наличие глубоких стадий патологического процесса, достаточных, для достоверной визуализации, ограниченное пространственное разрешение, отсутствие спектрального различия тканей и др. Метод узкополосной спектральной визуализации за счёт акусто-оптической фильтрации формирует принципиально новый подход к формированию результирующего изображения: совмещение обычного оптического изображения и отфильтрованного с помощью акусто-оптического модуля. Известно, что гемоглобин имеет 2 явных пика поглощения на длинах волн 415 и 540нм, что позволяет увидеть признаки неоваскуляризации, присущей опухолевым процессам. Опухолевые клетки обладают свойством селективного накопления эндогенных и экзогенных гематопорфиринов, которые при облучении видимым светом 400-700нм способны флуоресцировать.Возможность перестройки АОФ в диапазоне длин волн видимого диапазона и ближнего ИК спектра, позволяет выявить флуоресценцию фотосенсибилизаторов, как естественно присутствующих в организме, так и инъецированных с диагностическими целями. АОФ, включенный в цепь между широкополосным источником света и камерой детектирования изображения, позволяет улавливать флуоресценцию с низкой интенсивностью за счёт отфильтровывания нежелательных интенсивностей, а также осуществлять перестройку в широком диапазоне для визуализации на ранее неисследованных линиях поглощения и с новыми флуоресцирующими препаратами.

Гавлина А.Е. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской Академии Наук)
Новиков Д.А. (Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы)
Аскерко М.В. (Московский Государственный Технический Университет имени Н.Э. Баумана)
Батшев В.И. (Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана)
Схема ортогональных лучей: метод обработки интерференционной картины и восстановления формы контролируемого выпуклого зеркала

Подробно описан разрабатываемый метод восстановления формы выпуклой поверхности контролируемого зеркала в схеме ортогональных лучей с помощью огибающей семейства парабол. Метод подходит для выпуклых сферических и асферических зеркал большого диаметра. В разрабатываемом методе результатом обработки является меридиональный профиль исследуемой поверхности. В методе восстановления формы выпуклой поверхности не требуется априорная информация о форме исследуемой поверхности, а именно радиусе кривизны при вершине поверхности и конической константе. Представлены результаты восстановления профиля выпуклой сферической линзы диаметром 30 мм. Экспериментальные исследования проводились на установке разработанной НТЦ УП РАН для контроля зеркал методом ортогональных лучей. Описаны варианты модернизации установки для восстановления выпуклых поверхностей большого диаметра.

Романова Г.Э. (Национальный исследовательский университет ИТМО)
Беляева А.С. (Национальный исследовательский университет ИТМО)
Анализ способов увеличения коэффициента использования светового потока в осветительных системах с применением акустооптической фильтрации

Акустооптическая фильтрация позволяет осуществить точную спектральную перестройку с возможностью изменять количество выделенных спектральных линий и их ширину. Однако из-за малого размера кристалла и ограниченной угловой апертуры, оптическая система, сопряженная с акустооптическим фильтром (АОФ), будет иметь низкий коэффициент использования светового потока. Коэффициент использования светового потока в первую очередь определяется энергией, соответствующей выделяемой спектральной линии. Кроме того, АОФ чаще всего используется в схеме с дополнительными поляризаторами, которые необходимы для выделения рабочего дифракционного порядка. Поэтому при разработке такого типа источника важно учесть все способы, позволяющие увеличить использование светового потока. Среди этих способов можно выделить выбор оптимальной принципиальной оптической схемы, выбор оптимального источника света и проектирование эффективной сопрягающей оптической системы, а также подбор формы кристалла для возможности применения неполяризованного излучения.

Гавлина А.Е. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской Академии Наук)
Новиков Д.А. (Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы)
Аскерко М.В. (Московский Государственный Технический Университет имени Н.Э. Баумана)
Батшев В.И. (Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана)
Схема ортогональных лучей в модификации для контроля выпуклых и вогнутых зеркал

Представлен бесконтактный оптический метод контроля вогнутых сферических и асферических зеркал большого диаметра, который основан на освещении меридионального профиля поверхности расходящимся пучком лучей, падающих на контролируемое зеркало под углами, близкими к скользящим. Информация о погрешности профиля контролируемого зеркала содержится в интерференционной картине, которая создается в результате суперпозиции излучения, отраженного от зеркала, с излучением, проходящим над ним. В докладе представлен метод расшифровки интерферограммы и определения погрешностей контролируемой поверхности. Контроль всей поверхности может осуществляться вращением зеркала и непрерывной регистрацией распределений интенсивности на экране. Предложенный метод не требует применения дополнительных крупногабаритный оптических элементов, что отличает его от существующих методов и делает перспективным для контроля в первую очередь крупногабаритных астрономических зеркал. Кроме того, метод является универсальным, подходит для поверхностей с различными геометрическими параметрами, а при небольшой модификации может быть применен для контроля поверхностей, не обладающих осевой симметрией, и поверхностей свободной формы.

Федорцов А.Б. (Санкт-Петербургский горный университет)
Силиванов М.О. (Санкт-Петербургский горный университет)
Физиологически обоснованное управление процессом бережного светового пробуждения

Самочувствие человека и эффективность его производственной деятельности в большой степени определяются соответствием биоритмов человека его рабочему графику. Как было установлено на молекулярно- генетическом уровне, основным физическим фактором, позволяющим управлять биоритмами человека является свет (Нобелевская премия 2017 года). Причём влияние оказывает не только интенсивность света, но и его спек-тральный состав. Современными исследованиями офтальмологов в глазах человека был обнаружен третий, кроме палочек и колбочек, вид фоторецепторов. Эти рецепторы предназначены не для получения изображений, а в первую очередь для корректировки биоритмов, в том числе управлением процессом пробуждения. Рецепторы третьего вида чувствительны преимущественно в коротковолновой, синей области видимого спектра. Суточный или циркадный ритм задаёт фазы сна и бодрствования. Современному человеку часто приходится подгонять свой суточный ритм под рабочий график. Чаще всего для этого используется звуковой будильник. Однако в последние годы появились световые будильники. Эти приборы в заданное время включают источник света, иногда сопровождаемого звуковым сигналом. Однако эти приборы не учитывают современных требований к спектру пробуждающего излучения и тем более не позволяют его регулировать в процессе пробуждения по необходимой программе. Мы предлагаем технологию для бережного пробуждения работника, обоснованную на современных представлениях офтальмологии и биоритмологии. Технология использует компьютерное управление физическими факторами пробуждения – светом и звуком. Важно, что при этом возможно реализовать неограниченный индивидуальный подбор режимов пробуждения при использовании уже имеющегося в большинстве семей электронных приборов.

Яскин А.С. (Новосибирский национальный исследовательский государственный университет)
Каляда В.В. (Новосибирский национальный исследовательский государственный университет)
Зарвин А.Е. (Новосибирский национальный исследовательский государственный университет)
Дубровин К.А. (Новосибирский национальный исследовательский государственный университет)
Художитков В.Э. (Новосибирский национальный исследовательский государственный университет)
Истечение микроструи этанола из отверстия в вакуум

Использование микроструйных течений жидкостей в разреженных средах и вакууме в интересах космической техники стимулировало интерес к моделированию микроструйных течений на наземных вакуумных установках с контролируемой степенью разрежения. Формирование микроструи жидкости в разреженной среде определяется рядом особенностей, обусловленных, прежде всего, нарушением термодинамического равновесия. В частности, истечение в среду с давлением ниже давления насыщенных паров жидкости (перегретая жидкость) сопровождается формообразующими явлениями: вскипанием, разрывами струи и другими эффектами. В работе исследуется горизонтальное истечение жидкости из отверстий в тонкой стенке диаметром 120, 170, 290 мкм в сильно разреженную среду (моделирование условий открытого космоса, сильно разреженных атмосфер планет) с контролируемой степенью разрежения. В качестве модельной жидкости выбрана азеотропная смесь этанола (95,6 % (мас)) с водой (температура кипения 351.15 К). Исследования выполнены на газодинамическом стенде ЛЭМПУС-2 Новосибирского государственного университета. Безмасляная система вакуумирования стенда обеспечивала в камере расширения предельное разрежение (до 0,1 мПа) остаточного газа. Видеосъемка процесса течения и фотографирование микроструй этанола осуществлялись через оптическое окно при засветке потока жидкости источником света, размещенным снаружи вакуумной камеры. Протяженность участка наблюдения горизонтального течения составляла не менее 300 мм. Избыточное давление в резервуаре с этанолом (в диапазоне 10 - 100 кПа) поддерживалось постоянным во время истечения жидкости, температура измерялась термометром сопротивления с разрешением 0.1 К и могла варьироваться нагревателем в пределах от 295 до 350 К. В работе рассмотрены некоторые результаты формирования микроструй и особенности истечения этанола в вакуум, описаны аномальные проявления в динамике истечения, высказаны предположения о причинах обнаруженных процессов. Работа выполнена с использованием оборудования ЦКП «Прикладная физика» НГУ при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проект FSUS-2020-0039).

Веретенников С.В. (Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева)
Евдокимов О.А. (Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева)
Гурьянов А.И. (Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева)
Сковородкин Е.А. (Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева)
Экспериментальное исследование и анализ структуры противоточного закрученного течения с применением метода цифровой трассерной визуализации

В данной работе метод цифровой трассерной визуализации (PIV) применялся для изучения структуры закрученного потока в вихревой противоточной камере. Из-за необходимости организации зоны оптического доступа, в качестве материала для камеры энергоразделения исследуемой модели была выбрана прозрачная труба из оргстекла с внутренним диаметром 50 мм. Исследование проводилось в 6 равноудаленных друг от друга поперечных сечениях, на 3 режимах работы. Помимо этого, была получена картина распределения потока вдоль горизонтальной оси исследуемой области экспериментальной модели. В результате проведенных исследований были построены эпюры скорости, полученные при обработке осредненных векторных диаграмм. Построенные графики представляют собой эпюры азимутальной скорости, являющейся векторной суммой окружной и радиальной компонент скорости в цилиндрической системе координат.

Крюков А.В. (Московской государственный технический университет им. Н.Э.Баумана)
Качурин Ю.Ю. (Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана)
Кананыхин О.А. (Московской государственный технический университет им. Н.Э.Баумана)
Федоринов А.С. (Московской государственный технический университет им. Н.Э.Баумана)
Расчет контраста в изображении штриховой миры при его компьютерной симуляции

Работа посвящена исследованию изображения штриховой миры, созданного в режиме Image Simulation программы ZEMAX. При расчетах использована модель фотографического объектива Гелиос-40. Создана модель штриховой миры и получено ее изображение при использовании монохроматического излучения. При формировании изображения было проведено моделирование различных положений штриховой миры: в осевом и наклонных пучках лучей для зоны и края поля. Проведен расчет контраста полученного изображения для различных пространственных частот штрихов миры. Расчет контраста проведен тремя способами: с использованием максимального и минимального значений освещенности изображения, на основе интегральных значений освещенности темных и светлых полос, рассчитанных методом прямоугольников и методом трапеций. Проведено сравнение полученных значений с теоретическими значениями дифракционной модуляционной передаточной функции, рассчитанной в программу ZEMAX.

Методами параметрической теории информации исследованы минимальные дисперсионные границы оценок параметров Стокса частично поляризованного квазимонохроматического излучения в поляриметрической схеме с анализатором и фазовым компенсатором в условиях аддитивно-мультипликативного нормального шума. Выведены формулы для получения эффективных оценок параметров поляризации. Рассчитаны предельные погрешности оценок степени поляризации. Результаты анализа подтверждены методом численного моделирования.

На основе локальных лазерных допплеровских и оптико-волоконных измерений методом параметрической идентификации выполнена компьютерная визуализация полей турбулентности в осесимметричной затопленной струе жидкости при числах Рейнольдса от 3000 до 15000. Представлены картины поля средней скорости, поля интенсивности турбулентности и поля касательных напряжений.

Мурсенкова И.В. (Московский Государственный Университет им. Ломоносова)
Ляо Ю. (Московский Государственный Университет им. Ломоносова)
Уланов П.Ю. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет)
Ши Л. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет)
Высокоскоростное теневое зондирование сверхзвукового потока с наклонной ударной волной при инициировании импульсного поверхностного разряда

Экспериментально теневым методом исследована пространственная структура сверхзвукового течения с наклонной ударной волной при инициировании наносекундного поверхностного скользящего разряда в разрядной камере ударной трубы. Наклонная ударная волна создавалась при обтекании сверхзвуковым потоком малого препятствия на стенке канала разрядной камеры прямоугольного сечения. Поверхностный скользящий разряд протяженностью 100 мм инициировался в области взаимодействия наклонной ударной волны с пограничным слоем на противоположной стенке канала разрядной камеры. Высокоскоростная теневая регистрация поля течения на различных этапах его развития проводилась при числах Маха потоков до 1,7 с одновременной регистрацией разрядных характеристик. Цифровая обработка последовательностей теневых изображений после разряда показала, что движение генерируемых разрядом ударных волн влияет на ударно-волновую структуру потока, которая остается возмущенной в течение ~100 мкс. Определено, что интенсивность ударных волн от разряда зависит от величины и геометрии тока разряда, а их динамика определяется числом Маха потока и характером взаимодействия наклонной ударной волны с пограничным слоем. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 19-08-00661).

Близнюк В.В. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Паршин В.А. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Долгов А.В. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Polarization stability of the single-mode laser diodes radiation applied in radiation scattering study complexes

Key features of semiconductor lasers and its serially manufacturing technology modernization have greatly expanded of its using at applied studies at last 20 years. But there is set of factors restricting such lasers application in a number of optical-electronic measuring complexes. Particularly in particle image velocimetry (PIV) and laser Doppler velocimetry (LDV) complexes commonly the gas and solid-state lasers is used due to more stability of spectral, energy and polarization characteristics of radiation then semiconductor lasers have. However gradual introduction of the serially manufacturing laser diodes into such systems picking up the pace that certainly characterizes the progress of reaching the required stability of its output laser radiation parameters. In laser measurement systems where medium investigation carried out by analyzing of scattering radiation in it the probe radiation polarization is often important. So the using in such systems the laser diodes as sources of radiation need to be followed by stability monitoring of its polarization characteristics which may be violated both by the outer factors and by natural degradation of inner laser diode structure. This work is devoted to the issues of monitoring the radiation polarization characteristics of the serially manufacturing single-mode laser diodes.

Кулак Г.В. (УО Мозырский государственный педагогический университет им. И.П. Шамякина, Беларусь)
Ропот П.И. (УН Институт физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси)
Шакин О.В. (Санкт-Петербургский Государственный университет аэрокосмического приборостроения)
Collinear acousto-optical filtration of polychromatic Bessel light beams in lithium niobate crystals

The features of collinear acousto - optical filtration of quasi - diffractive Bessel light beams of o- and e- type in uniaxial crystals are investigated. Using the method of overlap integrals, an expression is found for the diffraction efficiency depending on the parameters of the acousto-optical interaction, as well as on the values of the overlap integrals. It is shown that for the zero-order mode of a Bessel light beam for a lithium niobate crystal under conditions of transverse phase synchronism and in the optical spectrum range of 0.4-0.7 μm, the filter bandwidth of ~0.2 nm is achievable; with an increase in the order of the mode m≥1, the increase in the bandwidth is insignificant and is ~0.23-0.24 nm.

Бехтин Ю.С. ( Национальный исследовательский университет 'МЭИ' )
Воробьев К.М. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ' )
Метод компрессии трехмерных изображений ультразвуковой фазированной диагностики на основе субполосного вейвлет-кодирования плоскостных срезов

При применении ультразвуковых датчиков с фазированными решетками для неразрушающего контроля металлических изделий сложной формы возникают две основные проблемы: большой объем формируемых трехмерных ультразвуковых изображений (3D УЗИ) и спекл-шум, являющийся следствием случайных фазовых отклонений отраженного ультразвукового луча. Сильно развитый спекл вносит артефакты, которые могут интерпретироваться как дефекты, и наоборот, спекл может маскировать дефект, изменяя его яркость и границы. Предлагаемый метод компрессии основан на применении двумерного дискретного быстрого вейвлет-преобразования (fast wavelet transform – FWT) с выбранным базисом к плоскостным срезам 3D УЗИ с целью одновременного сокращения избыточности и подавления спекла при фиксированной квоте битов. Основная идея метода заключается в комплексировании трех правил пороговой обработки вейвлет-коэффициентов среза (soft, hard, Vidacovic thesholding), равномерных и неравномерных квантователей и распределений квоты битов по субполосам на основе предложенной функции стоимости. С помощью функции стоимости для каждой субполосы FWT выбирается одно правило пороговой обработки, при этом величина порога рассчитывается через несмещенную оценку риска Штайна (SURE). Тип квантователя и его кодовая книга выбирается по минимуму ошибки квантования. Таким образом, предложенный метод гарантирует фиксированный объем данных, передаваемых для мониторинга и вторичной обработки, при любом взаимном расположении датчика и изделия. Результаты имитационного моделирования показывают, что при скорости кодирования до 1 бит/пиксель происходит снижение количества артефактов в среднем до 5÷7 % от первоначального числа при отношении сигнал-спекл более 16 дБ, а индекс структурного сходства (SSIM) возрастает до 0,94÷0,97 для дефектов прямоугольной, треугольной и овальной форм. В работе также приводятся результаты, доказывающие эффективность предложенного метода по сравнению с некоторыми вариантами решения по схеме «предварительная фильтрация + кодек».

Никулин В.В. (ФГБУН Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН)
Чашников Е.А. ( Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук)
Определение параметров вихревого кольца с воздушным ядром в жидкости путем компьютерной обработки видеоизображений

Работа посвящена исследованию вихревых колец, обладающих большой плавучестью. На их примере возможно выявление основных закономерностей динамики плавучих вихревых колец, встречающихся в природных и техногенных процессах. Они возникают при импульсных выбросах плавучего вещества, например, при взрывах, извержениях вулканов, формировании термиков. На практике вихревые кольца нашли применения, например, для тушения пожаров на газо-нефтяных скважинах. Графические методы обработки экспериментальных изображений, используемые ранее в области изучения вихревых колец, имели достаточно ограниченный функционал, не соответствующий актуальным потребностям. Вихревые кольца образуются при инжекции вертикально вверх импульсной струи воздуха в воду. Весь воздух содержится внутри ядра вихревого кольца. Форма воздушного ядра близка к тору, но не стационарна во времени и неоднородна в пространстве. Для сравнения экспериментов с теорией необходимо знать средние геометрические размеры кольца. В силу неоднородности, не стационарности и сложности формы ядра возникают проблемы определения его геометрических параметров, таких как объём, средние радиус тора и радиус поперечного сечения. Для этих задач в среде Matlab на базе нескольких модулей, где основным является Image Processing Toolbox, был разработан автономный метод обработки видеоизображений вихревого кольца, полученных с двух взаимно перпендикулярных направлений: сбоку, перпендикулярно направлению движения вихря, и спереди, вдоль оси движения. Предложенная методика не требует чрезмерных мощностей ПК или временных затрат, но позволяет с достаточной точностью определить эволюцию параметров вихревого кольца по мере движения. Это дало возможность впервые сопоставить экспериментальные результаты для движения плавучих вихревых колец с крупным газовым ядром сложной формы с разработанной ранее теоретической моделью, что позволило провести апробацию модели в принципиально новых условиях.

Шакин О.В. (Санкт-Петербургский Государственный университет аэрокосмического приборостроения)
Архангельский В.Б. (Санкт-Петербургский Государственный Университет Аэрокосмического Приборостроения)
Павлюк А.А. (Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН))
Казаков В.И. (Санкт-Петербургский Государственный Университет Аэрокосмического Приборостроения)
Бестугин А.Р. (Санкт-Петербургский Государственный Университет Аэрокосмического Приборостроения)
Электрооптический и магнитооптический измерители переменного напряжения и тока для высоковольтных линий передачи энергии

Рассмотрены вопросы, связанные с оптическими приборами для измерения напряжения в высоковольтных линиях передачи энергии, благодаря эффекту электрогирации. На основе выращенных кристаллов молибдата натрия висмута безградиентным методом разработаны электрооптический измерительный преобразователь переменного напряжения. Следует отметить высокую оптическую однородность этих кристаллов, что позволило их использовать в таких измерительных приборах. Рассмотрен магнитооптический измерительный преобразователь переменного тока, основанный на использовании эффекта Фарадея в стеклах различных марок. Разработанные электрооптический измеритель переменного напряжения и магнитооптический измеритель переменного тока могут быть использованы для измерения напряжения и тока в высоковольтных линиях передачи энергии. Предложено дальнейшее совершенствование приборов и уменьшение их габаритов и стоимости, благодаря использованию квазибездифракционных бесселевых пучков и акустооптических устройств.

Рассмотрены основные принципы реализации измерений в схемах низкокогерентной интерферометрии (оптической когерентной микроскопии, оптической когерентной томографии) с регистрацией в спектральной области на основе акустооптической фильтрации. Описана процедура регистрации спектральных интерференционных изображений. Приведены соотношения для извлечения фазовой информации из серии спектральных интерференционных изображений, полученных при спектральной перестройке акустооптического фильтра. Эта фазовая информация может быть пересчитана в высоту профиля исследуемого объекта. Представлены результаты моделирования интерференционных сигналов для отражающих объектов и слоистых частично прозрачных объектов. Рассмотрены особенности измерений методом низкокогерентной интерферометрии с регистрацией в спектральной области, обусловленные акустооптической фильтрацией. Дана оценка влиянию параметров акустооптического фильтра на диапазон измерения глубин и разрешение по глубине. Представлены результаты моделирования интерференционного сигнала и экспериментальные данные, полученные в схеме с акустооптической фильтрацией интерферирующих пучков на выходе интерферометра Майкельсона.

Исаенков С.В. (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук)
Черданцев А.В. (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук)
Черданцев М.В. (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук)
Влияние внешних возмущений на волновую картину пленки жидкости в дисперсно-кольцевом режиме газожидкостного течения

Изучено влияние внешних возмущений (пульсаций расхода жидкости) на эволюцию волновой картины на поверхности пленки жидкости в дисперсно-кольцевом режиме течения в вертикальном канале с внутренним диаметром 11,7 мм. Эксперименты проводились в широком диапазоне расходов жидкости (числа Рейнольдса варьировались в диапазоне от 140 до 400) и скоростей газа (от 29 до 70 м/с), длина рабочей области составляла 470 мм. Метод лазерно-индуцированной флуоресценции позволяет проводить измерения толщины пленки жидкости с высоким пространственным и временным разрешением. Анализ пространственно-временных записей толщины показал влияние некоторых частот возбуждения на развитие волновой картины течения; частота менялась в диапазоне от 20 до 100 Гц с шагом 20 Гц. Был определен частотный диапазон восприимчивости пленки к возбуждениям. Обнаружено, что для частот из диапазона крупномасштабные волны возмущения становятся более регулярными, а их формирование происходит ближе к входу в канал по сравнению с течением пленки без возбуждения. Исследовано влияние возмущений на изменение амплитуды, скорости и продольного размера волн вниз по потоку. Наложение пульсаций приводит к незначительному увеличению расхода дисперсной фазы.

Залетов И.С. (Саратовский национальный исследовательский университет имени Н.Г.Чернышевского)
Майсков Д.И. (Саратовский национальный исследовательский университет имени Н.Г.Чернышевского)
Сагайдачный А.А. (Саратовский национальный исследовательский университет имени Н.Г.Чернышевского)
Фомин А.В. (Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского)
Скрипаль А.В. (Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского)
Термографическая и реографическая оценка синхронности колебаний кровотока в контралатеральных областях конечностей

Рассматривается возможность использования термографического и реографического методов исследования для оценки синхронности колебаний кровотока в контралатеральных конечностях с целью разработки метода медицинской диагностики. Проведена оценка коэффициентов корреляции температурных кривых и их вейвлет–спектров в диапазонах колебаний кожного кровотока, регулируемых центральными и местными физиологическими механизмами. Для расширения возможности исследования гемодинамических колебаний вместе с термографическим методом использовался реографический метод, позволяющий оценивать колебания выше 0,1 Гц. Для анализа синхронности колебаний в контралатеральных областях конечностей использовано преобразование Гильберта с вычислением суммарного процента фазовой синхронизации. Анализ экспериментальных данных показал высокую степень корреляции данных в диапазонах ниже 0,1 Гц для термографических сигналов и ниже 2 Гц для реографического сигнала, исключая диапазон 0,15-0,5 Гц с низким уровнем корреляции. Выявлен парадокс корреляции местных механизмов и отсутствия корреляции центрального механизма в диапазоне дыхательных колебаний. Полученные результаты позволяют говорить о возможности применения термографического метода исследования синхронности колебаний кровотока в контралатеральных конечностях вместе с реографическим методом, для оценки риска развития заболеваний связанных с нарушением регуляции кровообращения.

Знаменская И.А. (Московский Государственный Университет им. Ломоносова)
Коротеева Е.Ю. (Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова)
Дашян М.Э. (Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова)
Исследование тепловых потоков в области лица при использовании медицинских масок

Тепловизионная съемка является одним из способов бесконтактного мониторинга дыхания. Дыхание, чихание и кашель можно рассматривать как реализацию струйных затопленных потоков; в процессе дыхания воздух окружающей среды, попадая в дыхательный аппарат человека, нагревается, меняет состав, насыщается водяными парами. Для термографической визуализации наибольший интерес представляют углекислый газ и водяной пар, содержание которых увеличивается в выдыхаемом воздухе по сравнению с вдыхаемым в значительной степени. Таким образом, струя выдыхаемого газа благодаря температурному и концентрационному контрасту является регистрируемым объектом для инфракрасной термографии в диапазоне около 3-8 мкм. Ряд работ последних лет демонстрирует потенциал использования видео-термографии лицевой зоны в качестве бесконтактной технологии для контроля дыхания. В данной работе визуализированы динамические тепловые поля вблизи лица человека при дыхании и кашле, в том числе при наличии на лице медицинской маски. Проведены измерения частотных и амплитудных характеристик тепловых потоков, а также исследованы зависимости дальности и интенсивности тепловых затопленных струй при наличии естественной и вынужденной конвекции.

Майсков Д.И. (Саратовский национальный исследовательский университет имени Н.Г.Чернышевского)
Сагайдачный А.А. (Саратовский национальный исследовательский университет имени Н.Г.Чернышевского)
Волков И.Ю. (Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского)
Фомин А.В. (Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского)
Скрипаль А.В. (Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского)
Фотоплетизмографическая визуализация гемодинамики и оксиметрия с применением оптического просветления кожи человека

Рассматривается влияние различных способов оптического просветления кожи человека на результаты фотоплетизмографической визуализации изменения гемодинамики и оксиметрии в области фаланги пальца. Описана экспериментальная установка и способ обработки экспериментальных данных, которые представляют собой изображение пространственного распределения амплитуды кардиальных колебаний кровотока. Установлено значительное влияние механического способа просветления кожи на результаты эксперимента, в частности, при давлении 90 мм.рт.ст. (1,2 г/мм2) наблюдается максимум амплитуды пульсовых колебаний кровотока. Дальнейшее увеличение давления приводит к уменьшению амплитуды пульсовых колебаний. Продемонстрированы возможности двумерной ФПГ-визуализации для изучения воздействия внешней компрессии на гемодинамику конечностей, а также влияние внешней компрессии на результаты оксиметрии. Установлено влияние просветления кожи с помощью химических агентов на вид двухмерного фотоплетизмографического и оксиметрического сигналов.

Залетов И.С. (Саратовский национальный исследовательский университет имени Н.Г.Чернышевского)
Майсков Д.И. (Саратовский национальный исследовательский университет имени Н.Г.Чернышевского)
Сагайдачный А.А. (Саратовский национальный исследовательский университет имени Н.Г.Чернышевского)
Волков И.Ю. (Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского)
Фомин А.В. (Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского)
Скрипаль А.В. (Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского)
Интегральное картирование гемодинамических процессов и активности потовых желез методом динамической инфракрасной термографии

В работе проведен анализ деятельности потовых желез путем построения интегральной карты времени активности потовых пор. Показано, что при термографическом анализе гемодинамических процессов следует учитывать пространственное распределение потовых пор, а также учитывать двухкомпонентность температурного сигнала, обусловленного как испарением жидкости с поверхности кожи за счет работы потовых желез, так и влиянием периферической гемодинамики. Проведены термографические и фотоплетизмографические измерения в области пальцев рук, в группе нормальных испытуемых, в процессе выполнения пяти дыхательных экскурсий с интервалом между вдохами 30 с. В результате установлено наличие констрикции сосудов конечности и увеличения количества активных потовых желез при проведении каждого дыхательного маневра. Динамика кровотока демонстрирует синхронность в контралатеральных конечностях. Динамика активности потовых желез согласуется с моментами проведения дыхательной пробы, но синхронность не строгая. Предлагается использовать термографический метод визуализации для построения интегральных карт кровотока. Представленные карты активности потовых желез и кровотока в перспективе могут использоваться для обнаружения патологий малых нервных волокон и сосудистого русла, развивающихся при ряде болезней, например, таких как сахарный диабет.

Вытовтов К.А. (Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН)
Барабанова Е.А. (Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН)
Вишневский В.М. (Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН)
Быстродействующая отклоняющая система 1х4 для фотонных систем связи

Разработка фотонных коммутаторов является перспективным направлением развития сетей связи нового поколения. Ранее авторами была предложена многослойная отклоняющая система 1х4 с пространственным отклонением луча на основе метаматериала, использование которой для построения фотонных коммутаторов, позволяет увеличить их быстродействие до единиц пикосекунд. Дальнейшее совершенствование пространственных отклоняющих систем требует решения двух задач: увеличение пространственного отклонения луча и уменьшение времени переходных процессов. Уменьшить время переходных процессов можно за счет уменьшения емкости структуры, а увеличение пространственного разнесения возможно путем изменения геометрии задачи. В связи с этим предлагается новая отклоняющая система 1х4 для фотонных коммутаторов, работающая на отражение и прохождение сигнала, позволяющая добиться большего пространственного отклонения и быстродействия за счет уменьшения времени переходных процессов. Предлагаемая отклоняющая система состоит из управляемых зеркал, представляющих собой структуры из ниобата лития и неуправляемых зеркал, представляющих собой кварцевые пластины. В работе представлены результаты аналитического расчета коэффициентов отражения и прохождения управляемых зеркал, пространственного отклонения лучей, емкости отклоняющей структуры и ее быстродействия. Результаты моделирования в программе Comsol подтверждают правильность расчетов.

Газизов И.М. (АО «Институт физико-технических проблем» ГК «Росатом»)
Смирнов А.А. (АО «Институт физико-технических проблем» ГК «Росатом»)
Спектральный анализ фотопроводимости для определения характеристик CdTe и CdZnTe детекторов

Рассмотрены результаты применения оптических методов: спектрального анализа фотопроводимости в диапазоне 400-1800 нм и полевых измерений стационарной фотопроводимости для исследования объемных и поверхностных характеристик CdTe и CdZnTe детекторов гамма-излучения. Исследования фотоотклика образцов проводились в разных режимах облучения: модулированным с частотой 25 Гц и стационарным световым потоком. Измерения проводились при комнатной температуре на отечественном и зарубежном материалах детекторного качества. Методом спектральной фотопроводимости в исследованных материалах проведены оценки параметров глубоких уровней, влияющие на детекторные свойства. На основании расчетов полевых зависимостей фотопроводимости определялись объемные и поверхностные параметры захвата и рекомбинации неравновесных носителей в исследованных детекторах. Проведено сравнение полученных результатов расчета транспортных характеристик переноса заряда электронами μτe в детекторах с аналогичными параметрами, измеренными с помощью традиционного метода облучения детектора α-частицами. Показана возможность контроля содержания Zn в CdZnTe детекторах с использованием метода спектральной фотопроводимости.

Волков М.В. (Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики)
Ловчикова Е.Д. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской Академии Наук)
Данилычева И.В. (ФГБУ “ГНЦ Институт иммунологии” ФМБА России)
Мачихин А.С. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской Академии Наук)
Исследование микроциркуляции методами видеокапилляроскопии при проведении холодовой пробы

Холодовая проба является одним из основных функциональных тестов при исследовании микрососудистого русла кожи. При этом важной задачей является автоматизация визуализации капиллярной сети и измерения параметров микроциркуляции непосредственно в локальной области воспаления. В данной работе описана разработанная авторами зондовая оптико-электронная система для неинвазивной визуализации микрососудистого русла кожи произвольных частей тела человека и обработки таких изображений с целью определения морфологических параметров капиллярной сети и их изменений при внешних воздействиях. Благодаря оптимальному набору оптических характеристик предлагаемый подход обеспечивает высококачественную визуализацию кожи даже при наличии волос, незначительных вибраций тела и дыхания, а описанный алгоритм обработки позволяет получать достоверную информацию о капиллярной карте. Приведены результаты экспериментальных исследований. Полученные результаты могут быть использованы для разработки методов выявления скрытых нарушений гемодинамики и диагностики различных заболеваний.

Митрофанова А.Ю. (Московский Государственный Технический Университет имени Н.Э. Баумана)
Сафин А.Р. (Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН)
Кравченко О.В. (Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» РАН)
Нейроморфные вычисления на основе гибридной структуры антиферромагнетик-тяжёлый металл под действием импульсов лазерного излучения

В работе предлагается модель нейроморфного процессора, состоящего из возбуждающих и обрабатывающих нейронов – осцилляторов и детекторов. Рассмотрен концепт нейроморфных вычислений, реализуемых с помощью генерации спинового тока за счёт оптического возбуждения магнитных колебаний в антиферромагнетике. Обратный спиновый эффект Холла обуславливает генерацию электрического тока в слое тяжёлого металла. По общей шине протекает постоянный управляющий электрический ток. Магнитные колебания в принимающем нейроне возникают за счёт спинового эффекта Холла. В качестве материала базовых ячеек АФМ изоляторов использован двухосный кристалл оксида никеля, а в качестве тяжёлого металла – платина. Использование оптического возбуждения позволяет существенно увеличить скорость обработки нейроморфных вычислений при низком энергопотреблении. В представленной модели реализованы простейшие операции нейроморфных вычислений, такие как логическое OR и AND.

Мачихин А.С. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской Академии Наук)
Зыкова Л.А. (Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН)
Бурлаков А.Б. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова)
Титов С.А. (Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН)
Богаченков А.Н. (МИРЭА - Российский технологический университет)
Huang C. (National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan)
Разработка методики и средств сонографического исследования сердечно-сосудистой системы малых организмов in vivo

Development of ultrasound echocardiography technique for imaging of the cardiovascular system of small organisms in vivo A technique based on a high-frequency ultrasound scanner was developed for imaging and characterization of the cardiovascular system of small organisms in vivo. An optical microscope combined with the ultrasonic unit was used in the experimental setup for simultaneous recording ultrasonic signals and video data. It was shown that combination of optical and ultrasonic data is effective to visualize dynamic processes in a living object. In addition to imaging of the cardiovascular system, video data was processed to estimate the period and phase of the cardiac cycle and to generate a trigger signal for the ultrasonic unit. The proposed approach and developed experimental setup were applied to imaging of the Danio rerio larva. In a result of the processing of the synchronous ultrasonic and optical data, the blood flow in the heart of the larva and the movement of surrounding organs were observed.

Крюков А.В. (Московской государственный технический университет им. Н.Э.Баумана)
Якубовский С.В. (Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана)
Коррекция кривизны поля в объективах видеоэндоскопов через параметры воздушного мениска

В работе представлена методика синтеза конструктивных параметров воздушного мениска, встраиваемого в оптическую схему и выполняющего роль коррекционного элемента для исправления кривизны поля всей оптической системы. Практическое применение предлагаемой методики актуально при создании миниатюрных объективов медицинских видеоэндоскопов, для которых важны малое число линз и обеспечение плоского поля изображения для матричного приемника излучения. Получены аналитические зависимости для конструктивных параметров воздушного мениска и сформированы необходимые условия для коррекции кривизны поля объектива. Выполнен численный расчет характеристик оптической системы объектива с вынесенным входным зрачком, подтвердивший правильность сформулированных условий. Проведено сравнение значений аберраций исходного объектива со значениями аберраций модернизированной системы. Показано, что в результате введения в оптическую схему синтезированных параметров воздушного мениска проведена компенсация значений кривизны поля и астигматизма при сохранении значений комы, дисторсии, фокусного расстояния и длины оптической системы на уровне исходных значений.

Кувшинников А.Е. (Институт прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН)
Бондарев А.Е. (Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН)
Processing and visualization of the results of parametric numerical calculations

In modern problems of mathematical modeling in computational gas dynamics, it is increasingly necessary to implement parametric studies. In these cases, the key factors of the problem under consideration vary with the chosen step within the given ranges. Calculations of this kind can be effectively carried out by constructing a generalized computational experiment. A generalized computational experiment is a computational technology that combines the solution of mathematical modeling problems, parallel technologies, and visual analytics technologies. The results of a generalized computational experiment are multidimensional arrays, where the dimension of the arrays corresponds to the number of key factors. Processing and visual presentation of such arrays requires solving a number of separate tasks. The report examines the types of such problems and approaches to their solution. Examples of solving specific processing and visualization problems based on the implemented generalized computational experiment in computational gas dynamics are given. The processing and visual presentation of the results are carried out for target functionals represented as a function of many variables.

Разумов Т.Е. (Mail.ru Group)
Чуриков Д.В. (НТЦ УП РАН)
Кравченко О.В. (Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» РАН)
Применение свёрточных нейронных сетей в задаче оптического распознавания текста для фильтрации нежелательных данных (сообщений)

В работе рассматривается задача обнаружения и фильтрации нежелательных данных. Решается задача оптического распознавания текста (ОРТ), на примере фильтрации спам-сообщений, получаемых по электронной почте. В качестве модели классификатора нежелательных писем в электронной почте выбрана полносвязная свёрточная нейронная сеть (FCNN), которая разделяет письма на две категории: “спам” и “не спам”. Выполнен анализ производительности CPU и эффективности обучения модели для различных Python библиотек. Проведены сравнения результатов обучения при различных методах предобработки изображений, содержащих текст: bag of words, fast text embeddings, bert embeddings. Проведен численный эксперимент, и рассмотрено влияние на скорость и качество обучения модели в зависимости от модификации функции потерь, функций активации на разных слоях, выбора метода оптимизации и изменения иных гипер-параметров. На основе свёрточной сети построена модель потоковой классификации изображений по критерию наличия нежелательной информации, предназначенной для получения идентификационных данных пользователей (фишинга). Реализовано приложение на языке C++ для запуска классификаторов изображений, имеющее микро-сервисную архитектуру, выдерживающее более 1 млн. запросов в минуту. Сервисы осуществляют взаимодействие по протоколу GRPC, передавая данные в формате protobuf.

Мурсенкова И.В. (Московский Государственный Университет им. Ломоносова)
Тимохин М.Ю. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет)
Тихонов М.С. (Department of Mathematics, University of Virginia, USA)
Милицина А.А. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет)
Кузнецов А.Ю. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет)
Цифровая обработка теневых изображений с учетом дифракции на фронте ударной волны

Эксперименты по исследованию структуры сверхзвуковых потоков воздуха в канале ударной трубы прямоугольного сечения проводились при числах Маха ударных волн 2,20-3,60, начальном давлении воздуха 3-30 торр. Оптическая система формировала параллельный пучок света от непрерывного или импульсного источника, который зондировал участок канала рабочей секции ударной трубы через кварцевые стекла. Система синхронизации позволяла регистрировать последовательности теневых изображений поля течения высокоскоростной камерой (частота кадров до 750000 к/с) или отдельные изображения фотокамерой. Цифровая обработка экспериментальных теневых изображений проводилась путем сканирования поля изображения в заданных направлениях для определения положения ударных волн, контактных поверхностей, границ неоднородностей. С помощью программы сканирования строились профили интенсивности в выбранных направлениях; по ним определялись положения ударных волн на разных этапах движения и положения газодинамических разрывов после инициирования наносекундных сильноточных разрядов: поверхностного скользящего и комбинированного объемного. Теневые картины, полученные с использованием когерентного источника излучения, анализировались с учетом дифракции на фронте ударной волны, приводящей к качественному изменению распределения освещенности изображения.

Шторк С.И. (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН))
Суслов Д.А. (Институт Теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет)
Литвинов И.В. (Институт Теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет)
Гореликов Е.Ю. (Институт Теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет)
Использование метода лазерно-допплеровской анемометрии для поиска оптимальных режимов работы модели микрогидротурбины

Гидроэлектростанции (ГЭС) отличаются гибкостью при управлении вырабатываемой энергии, имеют высокую эффективность. На отдельной местности недорогую энергию можно получать на малых ГЭС, эти системы надежны и автономны в работе. Одной из основных задач эксплуатации микрогидротурбин - это их оптимизация на работу в заданных полевых условиях. Целью работы является разработка алгоритма для нахождения оптимальных режимов работы микрогидротурбины посредством проведения модельного эксперимента с использованием лазерно-допплеровской анемометрии (ЛДА). Прототипом микрогидротурбинного устройства послужила воздушная модель турбины пропеллерного типа. Модель состоит из последовательно установленных неподвижного и вращающегося лопаточного завихрителя, позволяющих задавать распределение скорости как на выходе после рабочего колеса реальной гидротурбины. Большинство элементов стенда были сделаны с применением технологии быстрого прототипирования. Для проникновения лазерных лучей внутрь конуса, часть стенки конуса была заменена прозрачной твердой пленкой. С применением ЛДА получены распределения скорости в осесимметричной отсасывающей трубе модели микрогидротурбины для условий потока, соответствующих широкому диапазону рабочих режимов микрогидротурбинной установки. Для детального анализа профилей скорости были выбраны три характерных режима, соответствующие режиму частичной нагрузки с образованием прецессирующего вихревого ядра, режиму наибольшего расчетного КПД и режиму перегрузки гидротурбины. Найденная значительная закрутка потока при неоптимальных режимах работы приводит к потерям энергии и снижению эффективности гидротурбины в целом. Построено поле скорости в режиме нулевой закрутки для исследования оптимального режима течения. Обнаружено, что поток равномерен по аксиальной скорости, однако имеется в центральной части завихрителя слабая перекрутка потока. С помощью анализа средних распределений скорости за рабочим колесом, показано, что для создания микрогидротурбины можно рассматривать нулевой уровень параметра крутки, как наиболее оптимальный с точки зрения работы турбины. Это дает сократить время при проектировании оборудования на заданные полевые условия водоема. Работа выполнена при государственной поддержке научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских вузах, соглашение № 075-15-2019-1923, а также при поддержке гранта Президента РФ МК-1504.2021.4

Создание перспективных запоминающих устройств на магнитных носителях, а так же широкое применение магнитооптических материалов в современной фотонике, электронике обуславливает высокую значимость создания и исследования перспективных магнитных структур. Для контроля параметров тонкопленочных материалов с высоким пространственным разрешением уже недостаточно классических методов исследования таких как магнитооптическая микроскопия. Существующие методы атомно-силовой микроскопии позволяют локализовать исследуемую область, однако обладают рядом недостатков, связанных с использованием намагниченного кантилевера. Однако комбинация магнитооптической и атомно-силовой микроскопии позволяет избавиться от недостатков и обеспечить одновременную визуализацию доменной структуры образца и его топографии с высоким пространственным разрешением. Авторами показана схема возможной комбинации методов, обеспечивающая переход от классической магнитооптике к субдифракционной поляризационной микроскопии. Показана возможность получения оптического контраста на доменных структурах размером до 100 нм при одновременном получении топографии поверхности образца с точностью до единиц нанометров.

Наумов И.В. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН)
Цой М.А. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН)
Скрипкин С.Г. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе)
Шарифуллин Б.Р. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе)
Программно-аппаратный комплекс трековой визуализации закрученных потоков

Для исследования ограниченных закрученных течений в вихревых устройствах создан программно-аппаратный комплекс для проведения трековой визуализации, включающий в себя систему контроля числа Рейнольдса закрученного потока и систему трековой визуализации. В замкнутых течениях вследствие вязкого трения происходит нагрев среды, сопряженный с изменением вязкости. В системе контроля числа Рейнольдса, управляющей скоростью вращения закручивающего устройства, реализована обратная отрицательная связь по температуре. Система трековой визуализации реализует разработанную и апробированную авторами методику цифровой трековой визуализации в режиме реального времени. Исследуемая оптически прозрачная среда должна содержать трассирующие частицы, которые подсвечиваются постоянным световым ножом, плоскость которого формирует диагностируемую область. Для повышения соотношения сигнал/шум применяются цифровая фильтрация на основе осреднения скользящим окном и удаление статического фона, что позволяет наблюдать слабоконтрастные перемещения светорассеивающих частиц в широком динамическом диапазоне даже при наличии значительной по интенсивности фоновой засветки. Отработка усовершенствованного метода трековой диагностики течения проводилась для различных характерных режимов вихревого и циркуляционного течения для цилиндрических контейнеров диаметров 94 и 146 мм. Для цилиндрического контейнера R = 47 мм и высотой h/R = 0.5 применение метода позволило определить и изучить критические параметры системы, влияющие на формирование циркуляционных ячеек. На основе данной методики создана программа, позволяющая настраивать параметры регистрации изображений цифровой камерой и последующей фильтрации для применения к различным течениям. Программа может быть использована для проведения исследований ограниченных и проточных вихревых течений в различных областях: медицина, авиастроительная сфера, энергетика, химическая и нефтегазодобывающая промышленность.

Кугейко М.М. (Белорусский государственный университет)
Баравик А. . (Белорусский государственный университет)
Determination of the concentration of СО2 and H2O vapor under conditions of overlapping spectral lines

The efficiency of determining the concentration of СО2 and H2O vapors in the atmosphere has been investigated taking into account the overlap of their spectral lines. It is proposed to use regression relationships established between the determined and measured parameters of the investigated medium. These ratios can be set both for fixed values of temperature and pressure, and for a set range of their values. When calculating the absorption value, all overlaps of spectral lines are taken into account, taking into account their broadening at different temperatures and pressures. This allows the method to be used in multicomponent media with strongly overlapping spectral lines. The established regression relations are resistant to errors in the measurement information, which also improves the accuracy of determining the concentrations of the component composition of the gas medium. In addition, they are determined promptly (in real time), since the calculation of concentrations using established relationships (analytical expressions) between the determined and measured values does not present computational difficulties.

Кудрявцева А.Д. (Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН)
Шевченко М.А. (Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН)
Баранов А.Н. (Физический факультет МГУ)
Земсков К.И. (Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН)
Маресев А.Н. (Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН)
Чернега Н.В. (Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН)
Уманская С.Ф. (Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН)
Влияние температуры и длительности импульса накачки на ВКР в порошках

В работе исследовалось вынужденное комбинационное рассеяние света (ВКР) в порошке нитрата бария в двух временных режимах: при возбуждении лазерными импульсами длительностью 11 нс и 30 пс. Показано, что порог ВКР в порошке при пикосекундном лазерном возбуждении намного ниже, чем при наносекундном, в отличие от случая сплошной среды (кристаллического нитрата бария). При возбуждении пикосекундными импульсами регистрировались две стоксовых и одна антистоксова компонента со сдвигом частоты 1047 см-1, а при наносекундном возбуждении регистрировалась только первая стоксова компонента. В пикосекундном режиме понижение температуры приводило к увеличению интенсивности ВКР и перераспределению энергии в пользу компонент более высокого порядка. С помощью интерферометров Фабри-Перо с различными базами выполнена оценка длительности импульса ВКР в пикосекундном режиме. Длительность импульса находится в диапазоне 16,5 ÷ 22 пс. При понижении температуры образцов до температуры жидкого азота длительность импульса в пикосекундном режиме возрастала, а ширина линии первой стоксовой компоненты уменьшалась. Таким образом, в работе показано, что благодаря высокой эффективности преобразования лазерного излучения накачки в ВКР в порошке нитрата бария в пикосекундном режиме и большей стабильности при лазерном воздействии, чем для сплошных образцов, он может успешно использоваться в качестве активного материала в рамановских преобразователях.

Мизев А.И. (Институт механики сплошных сред УрО РАН (ИМСС УрО РАН))
Мошева Е.А. (Институт механики сплошных сред УрО РАН - филиал ФГБУН ПФИЦ УрО РАН)
Шмыров А.В. (Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермский федеральный исследовательский центр)
Visualizing methods for the mixing process of liquids in a continuous-flow Y-channel in the presence of double diffusive convection

Most of the chemical and pharmaceutical substances are obtained using the continuous-flow technology in microreactors. The fundamental condition for a high reaction product yield is effective mixing of the reagents. A variety of active and passive micromixers are used to ensure it. Active ones use additional energy input, obtained through using ultrasounds, electric or magnetic fields. Passive ones provide mixing due to the formation of convective flows caused by the complex geometry of the mixer or by hydrodynamic instabilities. The variety of reactions and their features require an individual approach to the choice of the microreactor geometry and the mixing method. The object of this study is the mixing process of two liquids in a continuous-flow Y-channel under conditions of the development of double diffusion instability that arises at the boundary between initial flows due to different diffusion rates of components dissolved in them. To visualize the convective flows and their structure, several experimental methods that are based on the interferometry, on the use of chemical indicators of the pH value and fluorone dyes were applied. Based on the analysis of experimental images, data on the mixing efficiency were obtained.

Крюков А.В. (Московской государственный технический университет им. Н.Э.Баумана)
Качурин Ю.Ю. (Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана)
Датий Ю.С. (Московской государственный технический университет им. Н.Э.Баумана)
Расчет панкратической тепловизионной системы смотрящего типа

Работа посвящена разработке панкратической системы смотрящего типа, предназначенной для работы в среднем ИК диапазоне спектра. В тепловизионной системе смотрящего типа анализ изображения осуществляется с помощью многоэлементного матричного приемника излучения с наличием охлаждаемой диафрагмы для повышения контраста наблюдаемого изображения. Использование системы переменного увеличения позволяет более эффективно решать задачи обнаружения и распознавания объектов, требуя при этом решения специфических задач, не свойственных системам с фиксированным фокусным расстоянием. В связи с этим в работе представлено обоснование выбора оптической схемы четырехгруппового панкратического объектива с двумя подвижными группами линз для обеспечения большого (15-20Х) перепада фокусных расстояний, приведены аналитические зависимости для расчета законов движения подвижных групп схемы. Рассмотрены вопросы габаритного расчета проекционного объектива сопряжения, предназначенного для согласования выходного зрачка панкратической системы с холодной апертурой приемника излучения и обеспечивающего приведение размера изображения к формату сенсора.

Пожар В.Э. (Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН)
Батшев В.И. (Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана)
Мачихин А.С. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской Академии Наук)
Горевой А.В. (Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН)
Моделирование оптической системы акустооптического стереоскопического спектрометра

Доклад посвящен стереоскопическому спектрометру, реализованному на основе акустооптического (АО) взаимодействия двух световых пучков лучей, идущих в одиночном кристалле парателлурита по различным траекториям. Оба световых пучка, образующих изображения стереопары, взаимодействуют с акустическим пучком в одном и том же объеме, для обоих оптических пучков реализован широкоугольный режим дифракции. В докладе представлены результаты моделирования оптической системы АО стереоскопического спектрометра, выполненное в программе ZEMAX с использованием специализированного оригинального программного модуля, описывающего в геометрическом приближении распространение оптического излучения в АО кристалле. Выполнен анализ качества изображения, рассмотрены отдельные виды аберрации (дисторсия, продольный и поперечный хроматический сдвиг и др.), их зависимость от конфигурации АО кристалла, предложены способы их компенсации.

Поройков А.Ю. (ФГБОУ "НИУ МЭИ")
Шарикова М.О. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН))
Марченков А.Ю. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Оптическая диагностика дефектов железнодорожных рельсов

Одними из основных факторов крушений и сходов поездов являются усталостные изломы рельсов, осей колесных пар, цельнокатаных колес, боковых рам тележек вагонов и других ответственных деталей подвижного состава. Несмотря на широкое применение различных физических методов контроля (вихретокового, ультразвукового, магнитного), причинами аварий являются, как правило, пропуски дефектов в сложных элементах конструкции тележки вагона. Целью работы является повышение достоверности обнаружения дефектов в деталях подвижного состава за счет разработки унифицированного оптического метода контроля. Методы машинного зрения позволяют проанализировать форму исследуемого поверхностного дефекта и измерить его геометрические параметры. Результаты могут быть востребованы как научно-исследовательскими организациями железнодорожной отрасли при решении экспертных задач, так и производственными и ремонтными предприятиями при проведении регулярных диагностических процедур.

Близнюк В.В. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Паршин В.А. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Березовская Н.В. (АО "Трест Гидромонтаж")
Тарасов А.Е. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Optimization of power supply mode of single-mode laser diode by ratio of current and integral spectrum parameter

Bursting development of the technological base of semiconductor quantum electronics determined the width of the domain for use of semiconductor lasers in optical-electronic measuring systems based on the optical methods of stream research. In order to improve the accuracy of such systems it is proposed to use a simple technique for optimizing the supply mode of a single-mode laser diode based on an analysis of the current dependence of its integral spectral parameter. It is shown that the optimal value of the pumping current appears when the radiation spectrum envelope line tends to match the normalized Gaussian curve within the width of the spectral line.

Близнюк В.В. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Семенова О.И. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Паршин В.А. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Березовская Н.В. (АО "Трест Гидромонтаж")
Тарасов А.Е. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Савинов Н.С. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Prediction of life time of high-power IR laser diode by resolution of its spectrum to single-mode components

One of the prospective fields of development of optical-electronic measuring systems, which are used to investigate streams, is to develop active systems that allow to regulate thermal physical parameters of diagnosed stream volume in a certain range of their values. It comes in handy to use high-power infrared radiated laser diodes as a controlled source of heat flow. Thus the task of predicting the lifespan of these lasers becomes actual. In the given work it is proposed to solve this task by analysing the radiation spectrum of the multimode laser within 200 hours of operation considering this spectrum as a superposition of radiation spectra of single-mode laser diodes.

Шмыров А.В. (Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермский федеральный исследовательский центр)
Мизёв А.И. (Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермский федеральный исследовательский центр)
Studying the surfactant dynamics at non-isothermal liquid surface with thermography

The dynamics of liquid multiphase systems largely depends on the conditions on the interphase. The behavior of a system with adsorbed surfactant layers at the interphase boundaries may differ qualitatively from the behavior of a system with pure boundaries. The experimental study of such systems is very difficult, since the presence of adsorbed layers in the system can most often be judged only by indirect signs. This can be, for example, a change in the surface tension or boundary conditions for the velocity on the surface of the liquid. Therefore, most of the research is carried out by numerical modeling. Unfortunately, the currently existing numerical models of liquid multiphase systems with adsorbed surfactant layers are far from perfect. This is due to the fact that the number of different dimensional parameters that characterize the adsorption layer and can affect the dynamics of a multiphase system is close to ten. In this regard, there is an urgent need to verify the numerical models by means of a full-scale experiment. In this paper, we propose a new approach to the visualization of the boundary between a clean surface and an adsorbed surfactant layer. It is based on the comparison of track images of the fluid motion in the volume and the registration of the temperature distribution at the interphase boundary. This approach made it possible to unambiguously associate the characteristic regions on the temperature profile with the position of the so-called stagnation point. An additional confirmation of the conclusions made is the coincidence of its measured position with the calculated one. The proposed method for visualizing the stagnation point can be useful in a number of problems of interphase hydrodynamics based on the thermocapillary effect.

Гавлина А.Е. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской Академии Наук)
Батшев В.И. (Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана)
Баландин И.А. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской Академии Наук)
Разработка модульной системы для исследования пространственных, спектральных, поляризационных и других свойств микрообъектов

В докладе представлена схема разрабатываемого модульного многоканального оптического устройства, позволяющего исследовать микрообъекты несколькими методами одновременно. Например, просто регистрировать его изображение, визуализировать пространственное распределение его спектральных свойств с использованием перестраиваемого фильтра или поляризации с использованием поляризационно-чувствительного приемника, визуализировать объект в инфракрасном диапазоне. Разрабатываемое устройство может быть полезно, например, в исследовании биообъектов, для выявления зависимостей между их функциональным состоянием и различными оптическими характеристиками, что в свою очередь важно для разработки методов их диагностики. Конструктивно устройство состоит из общего зеркального входного объектива, работающего в широком спектральном диапазоне (от ультрафиолетового до дальнего инфракрасного) и съемных модулей, присоединяемых к объективу через систему дихроичных и светоделительных зеркал. Сигналы с каждого из каналов регистрируются синхронно, чтобы получать информацию о быстропротекающих процессах в исследуемом объекте. Сбор и обработка информации осуществляются персональным компьютером со специализированным программным обеспечением, управляющим всеми устройствами (приемниками излучения, акустооптическим спектрометром).

Мошева Е.А. (Институт механики сплошных сред УрО РАН - филиал ФГБУН ПФИЦ УрО РАН)
Шмыров А.В. (Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермский федеральный исследовательский центр)
Козлов Н.В. («Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук» - филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук ("ИМСС УрО РАН"))
Visualization of hydrodynamic and physico-chemical processes in rotating and vibrating containers

Variable inertial fields are an efficient way to control the behaviour of hydrodynamic systems. Forces of inertia can be used, for example, to stabilize or, on the contrary, destabilize systems with an interface or density gradient, to mix multiphase or non-isothermal fluids. The implementation of this approach implies that liquids are placed in containers that are in periodic motion. In this paper, the situations are considered when the container performs either rotation or translational vibrations. Methods for measuring the density and velocity fields of convective flows in reacting hydrodynamic systems are described. Interferometry is used to visualize the density distribution. Particle image velocimetry (PIV) is used to study the structure and velocity of the flows. Optical instruments are installed stationary in the laboratory system. For video recording, a camera shutter is synchronized with the motion of a container, and thus the images are captured in a fixed phase of oscillations or rotation. Constructions of the containers make it possible to illuminate the working volume through transparent walls at different angles or in different planes. They also provide a compensation for the centrifugal pressure and allow interference cells to be used in overload conditions. The successful application of the methods is demonstrated by an example of studies of chemo-hydrodynamic processes.

Близнюк В.В. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Паршин В.А. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Тарасов А.Е. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Савинов Н.С. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Селиванов А.А. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Features of measurements the IR radiation power of a laser diode used in active optoelectronic systems for studying flows

In active optical-electronic systems for stream research that regulate thermal-physical parameters of diagnosed stream volume, the controlled source of the heat flow can be acquired by radiation of high-power IR laser diodes into the void. In the current work the peculiarities of measurement of this radiation are considered, specified by its strong divergence. It is shown that the measurements can involve laser wattmeters IMO-4M with planar thermoelectric primary measuring transformers of the laser radiation with a flat receiving site provided. The design of the unit for measuring the laser diodes radiation power which excludes the possibility of working volume parasitic illumination of the flow diagnostics is described.

Скрябин А.С. (Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана )
Павлов А.В. (Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана)
Телех В.Д. (Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана)
Визуализация структуры газодинамических течений, возникающих при воздействии ВУФ излучения на тонкопленочные покрытия

Плазменный фокус магнитоплазмодинамического компрессора является уникальным источником высокояркостного (с интенсивностью от 10^5 до 10^9 Вт/см^2) широкополосного излучения ВУФ диапазона спектра (энергия квантов от 5 до 100 эВ). При взаимодействии такого излучения с поверхностями конструкционных материалов возможно формирование достаточно сложных газодинамических структур, обусловленных испарением материала и ионизацией паров образца. Отдельной задачей является изучение процессов «отклика» на воздействия указанных радиационных потоков на поверхности многослойных интерференционных просветляющих и отражающих покрытий, которые используются в современной лазерной технике, мощной оптоэлектронике и т.д. В докладе с помощью шлирен-фотографирования и лазерной голографической интерферометрии исследуются особенности газодинамических структур, возникающих при облучении покрытий на основе HfO2/SiO2 и ZrO2/SiO2 структур, при вариации спектральных параметров излучения.

Никитин П.А. (Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН)
Герасимов В.В. (Институт ядерной физики имени Г.И. Будкера СО PAH)
Температурная зависимость акустооптической дифракция терагерцевого излучения в сжиженном элегазе

Одним из перспективных методов управления параметрами излучения терагерцевого (ТГц) диапазона является акустооптический (АО) метод. Он основан на фотоупругом эффекте и позволяет с помощью ультразвука формировать в среде фазовую дифракционную решётку. Для ТГц-излучения АО-эффект проявляется наиболее сильно в сжиженном гексафториде серы или элегазе. Ввиду слабой изученности АО-эффекта в сжиженных газах, мы провели цикл исследований при различных температурах: +23С и +10С. Были измерены зависимости эффективности АО-дифракции от амплитуды напряжения, а также угловая и частотная характеристики. Установлено, что полоса углов и частот ультразвука, в которой происходит эффективное АО-взаимодействие, в пределах погрешности не изменяется с температурой. В то же время, при повышении температуры с +10С до +23С эффективность АО-дифракции увеличивается примерно на порядок при той же амплитуде управляющего напряжения. Таким образом, проведённое исследование показало перспективность использования более высоких температур сжиженного газа для эффективной модуляции ТГц-излучения.

Никитин П.А. (Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН)
Герасимов В.В. (Институт ядерной физики имени Г.И. Будкера СО PAH)
Влияние давления на эффективность акустооптической дифракции терагерцевого излучения в сжиженном элегазе

Для акустооптической (АО) модуляции излучения тарагерцевого диапазона в качестве среды взаимодействия используется сжиженный инертный газ гексафторид серы или элегаз. Как правило, исследователи обращали своё внимание лишь на температуру среды, предполагая, что при изменении давления эффективность АО-дифракции останется постоянной. Для проверки этой гипотезы мы провели эксперименты при комнатной температуре (+24C) и характерном давлении 25 бар, а также при повышенном давлении 54 бар. В обоих экспериментах была измерена зависимость эффективности АО-дифракции от амплитуды управляющего электрического напряжения. Установлено, что при одном и том же напряжении эффективность АО-дифракции понижается примерно в 5 раз при увеличении давления с 25 бар до 54 бар. Мы связываем данный факт с возрастанием плотности и скорости звука. Таким образом, несмотря на то, что при повышенном давлении возможно отодвинуть порог кавитации и использовать бОльшие мощности ультразвука, такие условия приводят к значительному ухудшению параметров АО-устройств.

Знаменская И.А. (Московский Государственный Университет им. Ломоносова)
Дорощенко И.А. (МГУ имени М.В. Ломоносова, Физический факультет)
Иванов И.Э. (МГУ имени М.В. Ломоносова, Физический факультет)
Татаренкова Д.И. (МГУ имени М.В. Ломоносова, Физический факультет)
Анализ больших данных высокоскоростной регистрации миллисекундного течения в ударной трубе

Представлены результаты исследований нестационарного газодинамического течения длительностью до 6 миллисекунд, визуализированного теневым методом в рабочей камере ударной трубы. Количественные данные получены непрерывной высокоскоростной теневой съемкой и последующей обработкой больших данных – на основе машинного зрения (выделение границ и преобразование Хафа) и машинного обучения (сверточная нейронная сеть). Исследовалась с частотой съемки 150 тыс. к/с качественно и количественно эволюция разрывных потоков в прямоугольном канале ударной трубы за ударной волной с числами Маха от 2 до 4; оценено двумя методами время выхода течений на дозвуковой режим. Получены изображения цуга псевдоскачков и проведено их автоматическое распознавание при помощи сверточной нейронной сети. Данные сравнивались с газодинамическим расчетом течения. Показана возможность проведения исследований в газодинамике на основе анализа больших данных цифровой съемки с помощью предложенного подхода.

Горевой А.В. (Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН)
Быков А.А. (Научно-Технологический Центр Уникального Приборостроения Российской Академии Наук)
Применение акустооптической фильтрации для дистанционного определения температуры нагретых объектов

Исследование свойств и взаимодействие различных веществ таких как металлы и сплавы, углерод, графит и пр., требует не стандартного подхода и востребованы в различных областях науки, в том числе при синтезе материалов с уникальными свойствами. Так как при нормальных условиях такие вещества давно изучены, применяются различные методы нагружения образцов, которые позволяют изучить поведение таких материалов при экстремальных условиях. Для нагружения образцов применяются ячейки высокого давления, куда помещается образец и нагревается лазерным излучением через оптически прозрачные элементы. При лазерном нагреве необходимо дистанционно контролировать распределение температуры по поверхности образцов. Для решения такой задачи применяется метод акустооптической (АО) видеоспектрометрии на основе одиночного АО фильтра. В силу того, что для реализации такого рода исследований требуется достаточно сложная оптическая система, возникают трудности связанные с ухудшением качества передаваемого изображения на приемник АО видеоспектрометра. Возникновение продольных аберраций ограничивает спектральный диапазон перестройки АО видеоспектрометра, что негативно влияет на точность измерений. В работе рассмотрены некоторые возможные оптические схемы установки для измерения температуры в ячейках высокого давления и произведена оценка влияния оптических элементов схемы на смещение изображения вдоль оптической оси. Предложен классический метод компенсации продольных аберраций при помощи системы линз и оценена эффективность данного подхода. Работа выполнена на УНУ «Лазерный нагрев в ячейках высокого давления» (https://ckp-rf.ru/usu/507563/?sphrase_id=3586517)

Знаменская И.А. (Московский Государственный Университет им. Ломоносова)
Иванов И.Э. (МГУ имени М.В. Ломоносова, Физический факультет)
Татаренкова Д.И. (МГУ имени М.В. Ломоносова, Физический факультет)
Кули-заде Т.А. (Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова)
Визуализация дифракции ударной волны на уступе импульсным объемным разрядом

Представлены результаты визуализации нестационарного газодинамического течения методом импульсного объемного разряда в разрядной камере ударной трубы прямоугольного сечения (48 мм х 24 мм). Получены изображения последовательных стадий взаимодействия плоской ударной волны с числами Маха M = 2,8 – 3,5 и потока за ней с прямоугольным препятствием (48 мм х 6 мм х 2 мм) на нижней стенке канала. Использовался импульсный объемный разряд с длительностью протекания электрического тока 200 – 400 нс и силой тока 0,8 – 1,5 кА. Свечение разряда дает мгновенную визуализацию структуры потока, поскольку его экспозиция составляет менее 1 мкс (время свечения газового заряда). Это коррелирует с распределением плотности, которое связано со значением коэффициента ионизации. Таким образом объемный импульсный разряд визуализирует ударные волны, скачки уплотнения и неоднородности плотности различной природы. Интегральные изображения сравнивались с газодинамическим расчетом исследуемого течения. Численное моделирование потока было выполнено на основе двумерных нестационарных уравнений Навье-Стокса. Это позволяет понять детальную эволюцию структуры потока.

Филиппов М.В. (Институт Теплофизики им. С.С. Кутателадзе)
Чохар И.А. (Институт Теплофизики им. С.С. Кутателадзе)
Терехов В.В. (Институт Теплофизики им. С.С. Кутателадзе)
Терехов В.И. (Институт Теплофизики им. С.С. Кутателадзе)
Баранов И.Н. (Институт Теплофизики им. С.С. Кутателадзе)
Восстановление структуры трехмерных течений с помощью двухкомпонентного ЛДА

Работа направлена на восстановление трехмерной структуры турбулентных течений с помощью двухкомпонентного лазерно-доплеровского анемометра. Работа имеет важное значение для физики трехмерных течений и представляет особую актуальность для течений, создаваемых в каналах сложной формы. Для повышения скорости исследований и визуализации 3х-мерных течений используется 2х-компонентный LDA, который направляется под двумя разными углами к месту измерения. Далее, с помощью тригонометрических формул проводится расчёт трех компонент скорости. С помощью трёхкомпонентного координатно-позиционирующего устройства, производятся измерения массива точек под двумя углами. В дальнейшем проводится анализ данных и визуализация проводимых измерений. Такой метод позволяет достаточно точно измерить каждую точку массива и при ошибках в некоторых точках, связанных с засветкой или другими факторами, позволяет быстро перемерить данные в конкретных точках. Также для каналов сложной формы, где нет возможности измерить другими бесконтактными методами, точеный метод ЛДА позволяет получать трехмерное течение. Это выгодно отличает метод LDA над другими бесконтактными измерителями скорости.

Польщикова О.В. (Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН)
Батшев В.И. (Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана)
Макеев М.О. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Осипков А.С. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Кочервинский В.В. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Рыженко Д.С. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Юрков Г.Ю. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Исследование фазовой задержки излучения прозрачной сегнетоэлектрической полимерной плёнкой

В работе исследованы образцы оптически прозрачной сегнетоэлектрической полимерной плёнки с напыленными наноразмерными электропроводящими покрытиями, разработанной для модуляции проходящего электромагнитного излучения видимого и ближнего инфракрасного диапазона длин волн. Подобные плёнки могут найти применение, например, в интерференционных устройствах для компенсации фазовой задержки или для реализации метода фазовых шагов, в адаптивной оптике и т.п. Для измерений фазовой задержки излучения, проходящего через исследуемые образцы, использована установка на основе интерферометра Маха-Цендера. В осветительной ветви интерферометра установлен широкополосный источник излучения и перестраиваемый акустооптический фильтр; в рабочей ветви – испытуемый образец. Интерференционная картина регистрировалась на матричный приемник излучения; информация о фазе расшифровывалась методами цифровой голографии. В докладе представлены результаты измерений и показано, что под действием электрического поля в результате изменения геометрических размеров плёнки возникает модуляция прошедшего оптического излучения.

Мачихин А.С. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской Академии Наук)
Бурлаков А.Б. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова)
Хохлов Д.Д. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук)
Галанова В.С. (Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана)
Huang C. (National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan)
Регистрация поляриметрических изображений эмбрионов Danio rerio

Эмбрионы аквариумной рыбы Danio rerio широко используются в качестве модельного объекта при тестировании лекарств, а также для исследования патологий разной природы: болезней сердечно-сосудистой системы, инфекционных заболеваний, нарушений в развитии опорно-двигательного аппарата и др. Развитие эмбрионов происходит во внешней среде, что вкупе с прозрачностью в оптическом диапазоне электромагнитного излучения делает возможным их неинвазивное наблюдение на разных стадиях развития. Для наблюдения за эмбрионами Danio rerio применяются различные методы микроскопии, видеокапилляроскопии и машинного зрения, что позволяет in vivo бесконтактно оценивать различные параметры органов и тканей. В частности, для визуализации мышечных тканей развивающегося эмбриона используется метод поляризационной микроскопии. В настоящей работе для количественной оценки характеристик мышечной ткани по степени её оптической активности предлагается применять поляриметрические измерения. Приведены результаты экспериментальных исследований Danio rerio на различных стадиях развития.

Желебовский А.А. (Московский Государственный Технический Университет имени Н.Э. Баумана)
Сумин А.А. (Московский Государственный Технический Университет имени Н.Э. Баумана)
Дмитриченков Н.В. (Московский Государственный Технический Университет имени Н.Э. Баумана)
Применение алгоритма Хафа для сортировки полидисперсных микрочастиц

В работе рассматривается применение оптических подходов к сортировке полидисперсных микрочастиц на фракции. Монодисперсные частицы находят широкое применение в задачах физического моделирования многофазной газодинамики. Базовыми частицами являются стеклянные микросферы с заявленным производителем разбросом 100-200 мкм, которые в свою очередь подвергаются просеиванию через лабораторное сито (160 мкм и 250 мкм). Для оценки качества полученных фракций рассматривается возможность применения алгоритма Хафа с целью определения дисперсии отсортированных микросфер. Вводными данными для обработки алгоритмом являются фотографии микросфер, полученные при помощи микроскопа с 80-ти кратным увеличением. Определяются положения центров сфер и их диаметры. Полученные результаты заносятся в отдельную таблицу для каждого снимка. По данным из таблиц строится гистограмма распределения диаметров частиц, определяется средний размер сфер и среднеквадратическое отклонение. Отдельно определяются частицы, форма которых на изображении значительно отличается от окружности. Алгоритм написан в среде MATLAB с использованием библиотеки Image Processing Toolbox.

Владимиров А.П. (Уральский Федеральный Университет, Институт машиноведения УрО РАН, Екатеринбургский институт вирусных инфекций предприятия Вектор Роспотребнадзора)
Спекл-диагностика необратимых процессов, протекающих в некоторых живых и технических объектах

Доклад посвящен использованию спекловых изображений для изучения необратимых процессов, протекающих во времени, возникающих при многоцикловой усталости материалов и в живых клетках. Актуальность указанных исследований связана с тем, что несмотря на длительную историю изучения указанных явлений, в настоящее время отсутствуют физические модели многоцикловой усталости и функционирования клеток. Поэтому отсутствуют методы оценки и расчета остаточного ресурса деталей, эксплуатируемых в условиях многоцикловой усталости, а также методы контроля метаболический процессов в живых клетках, которые удовлетворяли бы требованиям инженерной и медицинской практики соответственно. Ранее нами была предложен метод усредненных во времени спекловых изображений, позволяющий по изменению спеклов в пикселе или фрагменте изображения количественно определять среднее значение, дисперсию, временную автокорреляционную и спектральную функцию разности оптических путей двух волн, проходящих через область в плоскости объекта. Размер этой области равен линейному разрешению линзы, формирующей изображение отражающего или тонкого прозрачного объекта. Полученные ранее результаты были обобщены в главe монографии [1]. Новизна представляемых материалов основана на возможности анализа процессов, протекающих в твердых телах с разной скоростью, а в прозрачных средах - дополнительно послойно по толщине объекта, обоснованной в недавней публикации [2]. Показывается, что при многоцикловой усталости имеет место локализация необратимых деформаций на базах порядка 10-100 мкм, определение подобных деформаций в реальном времени затруднительно традиционными методами. Приводятся данные о предельных значениях физических величин ряда материалов, соответствующих локальному разрушению. Обсуждается концепция оценки остаточного ресурса деталей, предложенная на основе полученных данных. Приводятся результаты последних исследований по анализу процессов, протекающих в клетках и в турбулентном потоке газа. Обсуждаются направления дальнейших исследования по применению метода. Литература. 1. Alexander Vladimirov (November 5th 2018). Dynamic Speckle Interferometry of Technical and Biological Objects, Interferometry - Recent Developments and Contemporary Applications, Mithun Bhowmick and Bruno Ullrich, IntechOpen, DOI: 10.5772/intechopen.81389. Available from: https://www.intechopen.com/books/interferometry-recent-developments-and-contemporary-applications/dynamic-speckle-interferometry-of-technical-and-biological-objects 2. А. П. Владимиров. К СПЕКЛ-ТОМОГРАФИИ ФУНКЦИЙ ЖИВОЙ КЛЕТКИ. Том LXIII, № 8, Известия вузов. Радиофизика 2020.

Неверов С.М. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук)
Расчёт оптической системы мультиспектральной видеокамеры для диапазона 8-14 мкм

Для решения актуальной задачи определения состава газовой смеси при неконтролируемой утечке на промышленных площадках предлагается применять мультиспектральную камеру, позволяющую формировать одновременно несколько спектральных изображений на болометрической матрице. Данный метод обеспечит визуализацию облака газа в дальнем инфракрасном диапазоне от 8 мкм до 14 мкм с селекцией по химическому составу. В статье предложена оптическая схема для одновременной регистрации изображений в восьми узких спектральных диапазонах длин волн, а также приведен расчет её элементов для болометрической матрицы разрешением 640х480 пикселей: объектива, растра, светофильтров с помощью пакета прикладных программ ZEMAX. В результате расчета получен светосильный трехлинзовый объектив для заданного поля зрения и растр с блоком светофильтров, формирующие шестнадцать изображений в разных спектральных диапазонах. Таким образом решена задача построения оптической системы с минимальными аберрациями для мультиспектральной камеры.

Dushkin A.D. (The Loginov Moscow Clinical Scientific Center is State Institution funded by Moscow Health Department)
Afanasiev M.S. (I.M. Sechenov First Moscow State Medical University)
Afanasiev S.S. (G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute for Epidemiology and Microbiology)
Grishacheva T.G. (First Pavlov State Medical University of St. Petersburg)
Digital analysis of colposcopic images in papillomavirus infection

Acetowhite epithelium (AWE) is the main clinical indicator of papillomavirus infection in squamous cell lesions. AWE has a different intensity in various degree of the cervix papillomavirus infection. The digital approach gives the opportunity to estimate AWE intensity by numeric values. The investigation aim is a quantitative assessment of cervical surface changes in papillomavirus infection with digital analysis and computer technologies. The spread of AWE on the cervical surface area has a value of the cervix papillomavirus infection in squamous cell lesions. These two features provide to create the index intensity (IndInt) and index grey value (IndGV). Open-source software ImageJ was used to analysis of colposcopic images. The 8-bit mode was used for the estimation of the AWE grey value. The algorithm of digital analysis detected indicators that provide the severity of papillomavirus infection. The outcomes of an algorithm were the identification of the cervix surface condition severity by an objective quantification.

Сцепуро Н.Г. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Ковалев М.С. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Красин Г.К. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Данилов П.А. (Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук)
Кудряшов С.И. (Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук)
Трёхмерное картирование распределения оптических центров в объеме природного алмаза фотолюминесцентной спектроскопией

В оптическом поглощении и/или в спектрах люминесценции оптически активные дефекты природных алмазов образуют специфические спектральные полосы, которые называются оптическими центрами. Оптические центры в видимом спектральном диапазоне и соответствующие им дефекты называют центрами окраски. Спектральные полосы поглощения и люминесценции обычно занимают в спектральном диапазоне несколько десятков нанометров и часто имеют сложную структуру. Эта спектральная структура уникальна для каждого оптического центра. Предварительно в работе проведена стационарная широкополосная УФ-СИК характеризация начального набора оптически-активных комплексов точечных дефектов в объеме природных алмазов разных типов с широко варьируемой концентрацией примеси замещения/внедрения. Проведено сравнение исходной и модифицированной примесно-дефектной структуры приповерхностных слоёв алмаза методом катодолюминесценции и катодолюминесцентной топографии.

Сцепуро Н.Г. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Ковалев М.С. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Красин Г.К. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Данилов П.А. (Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук)
Кудряшов С.И. (Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук)
Детектирование и исследование поляризованной импульсной фотолюминесценции алмазов для определения возможности голографического картографирования природного алмаза

На практике для визуализации слабо поглощающих биологических образцов применяются фазово-контрастные и дифференциальные интерференционно-контрастные методы микроскопии. Однако эти методы имеют один важный недостаток, заключающийся в том, что измеренная интенсивность имеет нелинейную, а, следовательно, и неконвертируемую связь с фазой образца. А без информации о фазе невозможно определить морфологию исследуемых образцов, такие как размер, оптическую толщину, свили и т.д. Эти ограничения, в сочетании с появлением цифровых датчиков изображения и прогрессом в области информационной оптики, привели к появлению и расширению области фазовых измерений и методов количественной фазовой визуализации, который сочетает в себе инновации в области оптики, теории визуализации и вычислительных методов для количественного отображения фазовой информации различных образцов. Несмотря на достижения оптической интерферометрии на протяжении десятилетий развивались и другие методы фазовой визуализации, например, методы интерферометрической микроскопии и цифровой голографии, низкокогерентные методы голографии или интерферометрическую микроскопию белого света. В отличие от указанных выше методов, существует категория методов извлечения фазы из измерения интенсивности не итерационным способом. По сравнению с традиционными интерферометрическими методами, уравнение переноса интенсивности (TIE) имеет много преимуществ, нет опорного пучка, простота расчета, возможность работы с временными/частично-временными когерентными пучками, отсутствие необходимости в фазовой развёртке и сложных оптических установок и стабильная среда измерения. Использование TIE оказывается достаточным, когда ставится задача голографического восстановления (пусть и цифрового) лишь трех характеристик объектного поля: амплитуды, фазы и длины волны. Однако важная изначальная характеристика рассеянного объектом поля — состояние его поляризации на голограмме не отображается и в процессе восстановления не воспроизводится. Картирование объема природного алмаза ставит задачи, где требуются измерения состояния поляризации не только на выходе, но и внутри этой среды. Это направление развивается последние несколько десятилетий и позволяет рассчитать не только амплитуду и фазу излучения, в любой точке пространства, но и учесть состояние поляризации. Реализованные методы будут эффективным инструментом для структурного описания оптических центров алмаза.

Мачихин А.С. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской Академии Наук)
Крень А.П. (Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси)
Худолей А.Л. (Институт тепло- и массообмена им А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси)
Ланцман Г.А. (Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси)
Исследование точности определения диаметра отпечатка при динамическом индентировании на основании оптических измерений

Точное измерение значения диаметра контактного отпечатка, образующегося в результате пластической деформации, играет важную роль при неразрушающем контроле механических характеристик металлов методами индентирования. В последнее время наибольшую популярность приобретают методы инструментального индентирования, которые позволяют вычислить значение диаметра отпечатка, используя данные диаграммы нагружения. При этом в теоретических расчетах применяются положения, которые не учитывают особенности деформирования, связанные с процессами pile up и sink in. Данные процессы могут приводить к тому, что форма и размеры отпечатка на уровне исходной поверхности образца в значительной мере отличается от реального. В этой связи в работе проведено сравнение результатов измерений формы и размеров отпечатка, полученных на основании данных индентирования, традиционной оптической микроскопии и интерферометрии белого света. Показано, что для материалов с различным показателем деформационного упрочнения форма отпечатка при ударном индентировании может в значительной мере отличаться от предполагаемой, что вносит существенную погрешность в результаты измерения механических характеристик.

Жиленко Д.Ю. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова)
Кривоносова О.Э. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова)
Волновые структуры при нестационарном вращении вязкой несжимаемой жидкости

Представлены результаты прямого численного моделирования течений вязкой несжимаемой жидкости в сферическом слое, вызванных вращательными колебаниями внутренней сферы с двумя независимыми частотами относительно состояния покоя. Волновые структуры течений определялись построением волновых поверхностей, на которых колебания происходят в одной и той же фазе. Показано, что возрастание амплитуды колебаний на большей из двух частот может приводить к увеличению амплитуды низкочастотной моды. При этом изменяется волновая структура течения: затухающие в радиальном направлении сферические волны вблизи внешней границы начинают распространяться в меридиональном направлении. Рассматриваемое явление - перекачка кинетической энергии от высокочастотных колебаний к низкочастотным - может рассматриваться как аналогия обратного каскада в турбулентных течениях. Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 19-05-00028.

Алифанова И.Е. (ООО "Научно-технический центр "Эталон")
Фёдоров А.В. (Университет ИТМО)
Быченок В.А. (ООО "Научно-технический центр "Эталон")
Беркутов И.В. (ООО "Научно-технический центр "Эталон")
Методика оценки неопределенности механических напряжений, измеренных ультразвуковым методом с помощью оптико-акустического раздельно-совмещенного преобразователя

The work is devoted to the ultrasonic method for controlling mechanical stresses using ultrasonic head waves. The speed of the head ultrasonic wave is the highest, which allows it to be recorded stably among other types of ultrasonic waves and noises. To determine mechanical stresses, registration of the relative change in the velocity of propagation of the head ultrasonic wave is used, corrected for the change in the measured value caused by the change in the temperature of the test object. Thus, mechanical stresses are not measured directly, but the sources of uncertainty are the results of measurements of the propagation velocity of the head ultrasonic wave, the temperature of the environment and the test object, the coefficients of acoustoelastic and thermoacoustic coupling, and the parameters of the optical-acoustic transducer. The contribution of each of these factors to the results of measurements of mechanical stresses is estimated. On the basis of GOST 34100.3-2017, a method has been developed for assessing the uncertainty of measurements of mechanical stresses by the ultrasonic method using head waves. The dependence of the expanded measurement uncertainty on the value of the measured mechanical stresses was obtained. This dependence shows that measurements of mechanical stresses in the range of less than 100 MPa have an uncertainty of more than 10% of the measured value. When measuring mechanical stresses over 200 MPa, the measurement uncertainty will not exceed 4% (at a confidence level of 95%). The proposed approach to assessing the uncertainty of measurements of mechanical stresses can be useful in the development of requirements for the used measuring instruments, alignment samples and control objects, as well as in the development of methods for monitoring mechanical stresses by the ultrasonic method using an optical-acoustic separate-combined transducer.

Ливерко Е.А. ("Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского")
Иншаков С.И. ("Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского")
Бесконтактное определение характеристик твердой и жидкой фазы в многофазных потоках

Глобальной целью данной работы является изучение параметров частиц переохлажденной жидкости в потоке применительно к аэрохолодильным установкам ЦАГИ с целью исследования ЛА в условиях обледенения. В частности, была собрана установка бесконтактного теневого метода PSV (Particle Shadow Velocimetry), а так же проведена ее калибровка. При помощи данного метода исследовались различные параметры капель водного спрея, из которых наиболее важными для понимания процессов, происходящих в двухфазном потоке, являются размеры самих капель, их водность и распределение по размерам. Кроме того, в работе представлены результаты бесконтактного исследования равномерности распределения частиц в потоке применительно к форсункам аэрохолодильной трубы, что осуществлялось благодаря подсветке лазерной плоскостью и дальнейшей обработкой экспериментальных результатов.

Скорнякова Н.М. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Вин Т. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Ильин Д.В. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Crosscorrelation image processing for surface shape reconstruction using fiducial markers

In the course of the research carried out in this paper, the process of airflow around surfaces with different degrees of roughness was studied. This phenomenon was investigated both experimentally and theoretically, which consisted, respectively, in the physical and mathematical modeling of the process under consideration. The result of the experimental part of this study was to obtain vector fields of the flow velocity for samples of a smooth surface and four rough surfaces with different degrees of roughness at different values of the speed of the generated airflow flowing around these samples. From the obtained vector fields, which made it possible to visualize the airflow around the considered surfaces, information was extracted about the flow velocity above the surface of each of the samples, depending on the coordinate along with the flow. To get it was possible to verify the data obtained as a result of the experiments, a mathematical simulation of the flow of air flow around surfaces with different degrees of roughness was performed. When modeling the flow around rough surfaces, there was a problem associated with the need to use large computing power, since when creating models of rough surfaces that are close in their parameters to real samples used in experimental studies, the amount of calculations required depends on the surface parameters. This difficulty consists in the fact that with a decrease in the degree of surface roughness, the average characteristic dimensions of the surface irregularities become smaller, and their number in the sample area of the same length, respectively, increases markedly. When creating sufficiently realistic models of rough surfaces, this circumstance inevitably leads to a significant increase in the time spent on calculations.

Жиленко Д.Ю. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова)
Кривоносова О.Э. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова)
Спектры турбулентных течений во вращающихся сферических слоях жидкости

Представлены результаты прямого численного моделирования изотермических турбулентных течений вязкой несжимаемой жидкости в сферическом слое. Рассматривались течения, формирующиеся при встречном вращении сферических границ, и периодической модуляции скорости вращения одной из сфер. Установлено, что под действием модуляции наблюдается периодическая зависимость азимутальной составляющей кинетической энергии течения от времени, тогда как меридиональная составляющая демонстрирует хаотическое поведение. Показано, что в случае модуляции скорости вращения внутренней сферы на средних широтах в турбулентных течениях формируются спектры двумерной турбулентности. Для таких спектров характерен постоянный наклон -5/3 на меньших частотах и наклон -3 на больших частотах. В случае модуляции скорости вращения внешней сферы вид спектров изменяется. Вблизи внутренней сферы наблюдаются характерные для трехмерной турбулентности спектры с постоянны наклоном -5/3 на всем инерционном интервале. Вблизи внешней сферы обнаружены спектры турбулентности, качественно близкие к спектрам турбулентности в верхних слоях атмосферы, с постоянным наклоном -3 на меньших частотах и постоянным наклоном -5/3 на больших частотах. Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 19-05-00028.

Козлов А.Б. (АО «НИИ «Полюс» им. М.Ф.Стельмаха»)
Батшев В.И. (Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана)
Мачихин А.С. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской Академии Наук)
Макеев М.О. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Осипков А.С. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Михалёв П.А. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Паршин Б.А. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Исследование стойкости защитных алмазоподобных покрытий к воздействию циклического изменения температуры

Оптические элементы, используемые в условиях открытого космоса, должны быть рассчитаны на воздействие таких факторов, как космический вакуум, атомный кислород на низких орбитах, солнечное и космическое излучение, большие перепады температур, газовыделение материалов и элементов конструкции КА, космическая пыль и мусор. Для упрочнения и защиты от внешних факторов зеркальных поверхностей оптических изделий рассмотрено нанесение на их поверхность углеродных алмазоподобных покрытий. Данные покрытия характеризуются высокими прочностными и износостойкими свойствами, в частности, высокой твердостью, низким коэффициентом трения, высокой износоустойчивостью и химической инертностью. Это обуславливает их широкое применение в различных областях науки и техники, в том числе в оптическом приборостроении. В работе приведены результаты испытаний алюминиевого зеркала с алмазоподобным покрытием на воздействие циклического изменения температуры с целью определения их способности выдерживать быструю циклическую смену температуры окружающей среды, а именно сохранять оптические и механические свойства.

Кулеш В.П. (Центральный аэрогидродинамический институт)
Швардыгулов Г.Е. (Федеральное государственное унитарное предприятие «ЦАГИ»)
Курулюк К.А. (Федеральное государственное унитарное предприятие «ЦАГИ»)
Особенности применения видеограмметрической системы Vic-3D в аэродинамическом эксперименте

На рынке измерительного оборудования представлены различные измерительные видеограмметрические системы, которые применяются для бесконтактных измерений распределенных геометрических параметров положения, движения и деформации объектов различной конструкции и формы. Одной из коммерческих видеограмметрических систем является стереограмметрическая система Vic-3D компании Сorrelated Solutions (США). Данная система является универсальным инструментом для статических и динамических испытаний в прочности, вибрационном анализе, биоинженерии и многом другом. Целями данной работы являлись апробация системы Vic-3D в условиях промышленного аэродинамического эксперимента в аэродинамической трубе Т-128 ЦАГИ, получение и анализ результатов измерения положения и деформации модели самолета, сравнение с результатов с используемой в ЦАГИ методикой монограмметрии. Объектом исследований служила модель пассажирского широкофюзеляжного дальнемагистрального самолета с размахом крыла 2010 мм, закрепленная в хвостовой державке. Система Vic-3D применялась для выполнения измерений модели самолета при имитации пуска без потока на углах тангажа в диапазоне от –3 до +12 градусов, а также в рабочем пуске с числом Маха М = 0,853 и углами тангажа от –4 до +11 градусов. В работе описан алгоритм работы с системой Vic-3D, представлены результаты измерений, проанализированы ошибки и погрешности, даны рекомендации по использованию системы в аэродинамическом эксперименте.

Скорнякова Н.М. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Ильин Д.В. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Visualization of combustion temperature field by Rayleigh thermometry

Combustion processes can be found in many areas of human activities and that explains why different fields of science and technology are interested in this issue in a great way. Rayleigh thermometry is one of the optical methods with their main advantage of contactless measurements which is used for combustion research. This method is based on Rayleigh scattering of laser light by particles of the substance being studied. Rayleigh thermometry makes it possible to determine parameters of the explored medium as its total density and temperature. The recorded Rayleigh scattering signal is proportional to the total gas density which allows to obtain temperature maps if gas composition and pressure are known. An experimental research of combustion process for different flame structures produced by gas burner is being conducted.

Павлов И.Н. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Расковская И.Л. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Платонова И.В. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова)
Распространение лазерных пучков при наличии искривленных границ раздела прозрачных сред

В докладе представлены математические модели распространения гауссовских, коллимированных и структурированных лазерных пучков в прозрачных оптически однородных средах при наличии искривленных границ раздела. Разработаны аналитические и численные алгоритмы моделирования изображений сечения пучка при его прохождении через поверхности, задаваемые степенными и периодическими функциями. Получены аналитические выражения, описывающие распространение пучка в лучевом приближении. На основе волнового представления приведены основные соотношения, определяющие фазовые и амплитудные искажения пучков при прохождении ими границ раздела. Исследованы вопросы, касающиеся условий фокусировки пучков и образования каустик. Представленные результаты получены на основе решения прямых задач распространения лазерного излучения при наличии резких границ сред, однако применение их для решения соответствующих обратных задач позволяет разработать алгоритмы для количественной диагностики формы поверхности. Наиболее перспективным с этой точки зрения является зондирование поверхности астигматическими (плоскими) лазерными пучками. В докладе приведены также описание экспериментальной установки, методики проведения экспериментов и результаты зондирования поверхности капли жидкости коллимированным и плоским пучком. Полученные результаты могут быть использованы для диагностики формы граничных поверхностей жидких сред, в частности мониторинга их динамики. Кроме того, актуальным представляется исследование возможностей применения указанного подхода для диагностики формы поверхностей прозрачных твердых тел, в том числе для мониторинга их динамических деформаций.

Матвеева И.А. (Самарский национальный исследовательский университет)
Морятов А.А. (Самарский государственный медицинский университет)
Мякинин О.О. (Самарский национальный исследовательский университет)
Classification of human skin Raman spectra using multivariate curve resolution (MCR) and partial least squares discriminant analysis (PLS-DA)

The main purpose of the paper is classification of the human skin Raman spectra using partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) into classes depending on the disease. In vivo Raman spectra of normal skin, malignant melanoma and pigmented nevus are considered. A feature of the approach is the analysis not of the Raman spectra themselves, but of the concentrations of the eight most significant spectra components identified using multivariate curve resolution (MCR). As a result, the ROC curve was calculated and the optimal classification threshold was chosen. The accuracy of the classification models ranged from 63,3 to 86,7%, depending on the model. The findings suggest that this approach could also be useful for classification of specific diseases.

Барткус Г.В. (Институт Теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет)
Кузнецов В.В. (Институт Теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет)
Применение метода лазерно-индуцированной флуоресценции для исследования локальных характеристик газожидкостного течения в микроканале

Исследование процессов, происходящих в микроканалах при двухфазном газожидкостном течении, является актуальной задачей из-за распространения систем на основе микроканалов в различных научных и промышленных приложениях: при проектировании дизайна микротеплообменников, химических микрореакторов и др. Знания о гидродинамических характеристиках газожидкостного потока, таких как характерные режимы течения, перепад давления, структура распределения фаз внутри течения дают глубокое понимание о процессах происходящих на микромасштабе и способствуют оптимизации устройств. В данной работе был применен метод лазерно-индуцированной флуоресценции (µLIF) для определения локальных характеристик газожидкостного потока в щелевом микроканале с соотношением сторон 1:6. Проработана методика измерения методом и проведена его калибровка. С помощью метода µLIF проведены измерения и построены распределения жидкой фазы вдоль широкой стороны микроканала для течения этанол-азот. Было выполнено сравнение средней толщины пленки в зависимости от приведенной скорости газа с известными зависимостями. Обнаружено, что при увеличении расхода жидкости для одинакового расхода газа средняя толщина пленки увеличивается. Показано, что в рамках одного расхода газа и жидкости (вдоль одного пузыря) средняя толщина пленки убывает при удалении от начала пузыря из-за стягивания жидкости в углы канала капиллярными силами. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №19-38-90255.

Ивченко А.В. (Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева (Самарский университет))
Flow Visualization around Cylinder under Surface Discharge Action in the Still Atmosphere

Известно, что незавершенные поверхностные разряды способны формировать пристеночные течения, которые могут быть использованы для изменения пограничного слоя и процессов тепло-массопереноса при обтекании тел. Поэтому знание свойств электро-газодинамических потоков возникающих непосредственно под действием плазменного листа играет важную роль при решении вопросов технической аэродинамики, теплотехники и плазмохимии. В докладе представлена универсальная система для визуализации течений поверхностного разряда на цилиндрической образующей, которая использовалась при проведении PIV экспериментов и теневых исследований. Предложенная система обеспечивала визуализацию течений формируемых под действием поверхностных разрядов, контроль потребляемой мощности на возбуждение газоразрядных процессов и измерение температурных полей на поверхности модели. При исследование течений в неподвижной воздушной атмосфере показано, что в окрестности цилиндра по мере увеличения возбуждающего разряд напряжение возникает периодическая вихревая структура, перестраивающаяся в систему расходящихся радиально струй. Наблюдаемые струи выходят за пределы теплового пограничного слоя и способны оказывать воздействие на отдаленные области пространства. Полученный результат свидетельствует о том, что незавершенные поверхностные разряды могут представлять эффективное средство управления газодинамическими, теплофизическими и массообменными процессами при обтекании тел.

Лебедева М.С. (Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова, Физический факультет, кафедра Общей Физики и Волновых Процессов)
Цыбров Е.Г. (Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова, факультет Вычислительной математики и кибернетики, кафедра математической физики)
Никандрова А.Е. (Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова, факультет Вычислительной математики и кибернетики, кафедра математической физики)
Эксперименты по лазерной дифрактометрии мазков крови

Целью нашей работы является измерение распределения эритроцитов по размерам с помощью метода лазерной дифрактометрии, а также создание удобного в использовании прибора, позволяющего быстро проводить данные измерения. Новизна этой работы заключается в том, что в настоящее время такие приборы отсутствуют, хотя возможность измерений доказана, в частности, в теоретических работах нашей лаборатории была получена зависимость разброса эритроцитов по размерам от видности дифракционной картины. В ходе исследования особое внимание уделяется методике приготовления влажного мазка крови и вопросам компьютерной обработки дифракционных картин, рассматриваются схемы потенциальных приборов. В результате получен протокол проведения измерений, написаны несколько компьютерных программ, позволяющих проводить обработку дифракционных картин и изображений мазков под микроскопом, выявлены новые зависимости видности дифракционных картин от форм клеток.

Чупин В.А. (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва Дальневосточного отделения Российской академии наук)
Гусев Е.С. (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва Дальневосточного отделения Российской академии наук)
Регистрация лазерными методами инфрагравитационных волн вызванных тайфунами

Представлены результаты натурных измерений, выполненных уникальным измерительным комплексом. Основными измерительными приборами комплекса являются лазерные деформографы, принципы измерения которых построены на лазерно-интерференционных методах. В результате выполненной обработки значительного объема данных, обнаружено, что при прохождении активных тропических циклонов по акватории Японского моря генерируются низкочастотные колебания в полосе частот от 7 до 11 Гц. Такой процесс имеет название «голос моря» и впервые был зарегистрирован нами при измерении деформаций земной коры. Статистически исходя из объема имеющихся данных лазерных деформографов за последнее десятилетие была выявлена определенная тенденция в генерации подобного сигнала, проведены сравнения с другими дистанционными методами регистрации тайфунов и выявлены некоторые закономерности генерации подобных инфрагравитационных волн у дальневосточного побережья России.

Antsiperov V.Е. (Kotelnikov Institute of Radioengineering and Electronics (IRE) of Russian Academy of Sciences )
Kershner V.A. (Kotelnikov Institute of Radioengineering and Electronics (IRE) of Russian Academy of Sciences )
Автоэнкодеры с архитектурой рецептивных полей для сжатого представления биомедицинских изображений

The report discusses a new method for autoencoding biomedical images based on the local characteristics of their shape intensity. The proposed method is mainly focused on CT, PET, SPECT images, characterized by poor resolution, low contrast, and low signal-to-noise ratio due to the low intensity of the recorded radiation. The proposed method uses the principles of machine (unsupervised) learning based on random samples of photocounts formed from poorly exposed images. The implementation of the proposed method is reduced to a (recurrent) procedure for the formation of maximum-likelihood local image descriptors associated with the receptive fields, specified on the lattice. The achieved characteristics of the method and its relation to modern approaches in the field of image processing are discussed.

Морятов А.А. (Самарский государственный медицинский университет)
Мякинин О.О. (Самарский национальный исследовательский университет)
Винокуров В.О. (Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева)
Нейросетевой классификатор гиперспектральных снимков кожных патологий

В работе приводятся результаты применения нейросетевого классификатора для анализа снимков новообразований кожи, полученных с помощью гиперспектральной камеры. Использование трёхблочной нейросети на базе архитектуры VGG, позволяет произвести мульти-классовую классификацию набора двумерных изображений меланомы, папилломы, базальноклеточной карциномы и пигментного невуса. Экспериментальные данные ограничены спектральным диапазоном 600-606 нм., характеризуемым наибольшим поглощением меланина и гемоглобина, являющихся основными маркерами распознавания кожных новообразований. В работе исследована зависимость итоговой точности классификации от количества данных в обучающей выборке и их распределения по классам. Полученные результаты позволяют судить о значительных перспективах применения нейросетевых алгоритмов обработки гиперспектральных данных для классификации различных кожных патологий. При относительно малом наборе обучающих данных, точность классификации для четырёх типов новообразований составила 93%.

Епихин В.М. (Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений")
Мазур М.М. (Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений")
Рябинин А.В. (Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений")
Карнаушкин П.В. (Пермский государственный национальный исследовательский университет.)
Мазур Л.И. (Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений")
Акустооптические модуляторы-частотосдвигатели с одномодовыми волоконными световодами

Разработаны, изготовлены и экспериментально исследованы акустооптические модуляторы-частотосдвигатели на кристаллах TeO2 с одномодовыми световодами, поддерживающими и неподдерживающими поляризацию, для коллимированных и фокусированных световых пучков на длинах волн излучения 785, 1064, 1550 нм. Определены механизмы формирования и способы расширения рабочей полосы модулятора. Создан двухкристальный акустооптический сдвигатель частоты лазерного излучения с рабочей полосой ≈ 40 МГц. Рассмотрены однокристальные модуляторы на коллимированных пучках с частотной полосой ≈ 10 МГц. Исследован однокристальный модулятор с фокусированным световым пучком с временем переключения ≈ 18 нс и расширенной полосой приема ≈ 40 МГц. Показано, что фокусировка светового пучка даёт возможность реализовать модулятор с минимальным временем переключения ≈2-3 нс, ограниченным электрическим пробоем используемого излучателя ультразвуковой волны.

Копьев В.Ф. (Центральный Аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ))
Зайцев М.Ю. (Центральный Аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ))
Копьев В.А. (Центральный Аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ))
High-speed PIV investigation of the flow created by the model rotor in hover mode

A study of the instantaneous and average velocity and vorticity fields in the flow created by the model helicopter rotor in the hover mode was carried out. The velocity fields of the flow generated by the model rotor were obtained by a two-dimensional PIV system, which provided two components of the velocity vector in the diagnostic light plane. The integrated hardware and software system FlowMaster HS-PIV from LaVision was used. A high-speed double-cavity Litron LDY300 Nd: YAG laser (output wavelength 532 nm, pulse energy 2x22.5 mJ at a laser pulse repetition rate of 1000 Hz) was used as a light source. The light plane was formed by a system with cylindrical optics with a focal length of 10 mm. The optical system was located above the model, the light plane was vertical and passed through the rotor axis. The thickness of the light plane in the field of view was 1 - 2 mm, the width of the field of view was about 35 cm. The flow was seeded with Di-Ethyl-Hexyl-Sebacat (DEHS) tracer particles with an average particle diameter of about 1 μm. The processing of the obtained raw images was carried out using a two-frame algorithm with adaptive interrogation windows implemented in the DaVis 10.1 software package (LaVision FlowMaster Software DaVis 10.1). The experiments carried out have shown the possibility of using the PIV technique to visualize the tip vortex structure descending from the rotor blade. This possibility seems to be especially interesting as one of the means of validation of the numerical methods for calculating rotor aerodynamics and acoustics. The effect of different model scales and different rotor operation modes on vortex structure and velocity field was investigated.

Корсаков А.С. (Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина)
Жилкин Б.П. (Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина)
Тураби А. (Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина )
Жукова Л. (Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина)
Шмыгалев А. (институт высокотемпературной электрохимии уро ран)
Руденко А. (институт высокотемпературной электрохимии уро ран)
Thermal conductivity measurement of infrared optical fibres based on silver halide solid solution crystals

Infrared (IR) fibres based on silver halide solid solution crystals, have a wide range of applications and can be used,for the transmission of IR radiation in the mid spectrum range of 2 - 25 µm. These polycrystalline light guides can also be used to provide efficient heat dissipation in power semiconductor devices (PSD). The efficiency of heat dissipation in a PSD depends significantly on the thermal conductivity of the materials used. The aim of the study is to measure the thermal conductivity of silver halide light guides based on crystals of the AgCl-AgBr system used in PSD production technologies.The conductivity temperature coefficient of the samples under study were determined by the laser flash method using the LFA 427 (NETZSCH) installation.We studied mono- and polycrystalline samples of solid solutions with the composition AgCl0.25Br0.75 at a temperature of 295 K.The thermal conductivity of the investigated materials was then calculated using literature data on density and heat capacity. The thermal conductivity coefficient ranges from 0.8 to 1.1(W/m.K), depending on the microstructure of the sample.

Ковалевич А.С. (Университет ИТМО)
Кинжагулов И.Ю. (Университет ИТМО)
Степанова К.А. (ООО "Научно-технический центр "Эталон")
Исследование кинетики разрушения материалов, выполненных технологией селективного лазерного плавления, с применением метода акустической эмиссии

Особенности процесса получения изделий методом селективного лазерного плавления приводят к наличию в данном изделии различных структурных несовершенств, таких как: поры, трещины, дополнительные включения, что в свою очередь приводит к понижению прочностных характеристик. Вследствие этого на сегодняшний день возрастает необходимость неразрушающего контроля качества изделий, в частности, при исследовании прочностных характеристик. В качестве метода анализа процессов разрушения деталей, изготовленных по аддитивной технологии SLM (селективного лазерного сплавления), была выбрана акустическая эмиссия. Детальное исследование кинетики разрушения материалов с применением метода акустической эмиссии обеспечит возможность обнаружения и развития в материале процессов усталостного разрушения на ранних стадиях, что позволит перейти к разработкам методик прогнозирования ресурсных характеристик ответственных элементов и конструкций.

Роньшин Ф.В. (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук)
Дементьев Ю.А. (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук)
Кочкин Д.Ю. (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук)
Элоян К.С. (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук)
Вожаков И.С. (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук)
Исследование формирования газо-жидкостных течений в мини- и микроканальных смесителях

В настоящей работе при помощи теневого и шлирен- методов проведены исследования газо-жидкостных течений в мини- и микроканалах. Создана экспериментальная установка для исследования формирования Тейлоровских пузырей в миниканалах. Угол подвода в исследуемых смесителях изменялся от 30° до 150°. Проведено экспериментальное исследование формирования двухфазного течения, где в качестве жидкости использовалась вода Milli-Q, а в качестве газа - азот высокой чистоты. Исследование проводилось в широком диапазоне расходов газа и жидкости. Определены основные режимы течения и построена режимная карта. Определено 5 характерных режимов течения для миниканалов с T- и Y-смесителями: параллельный (parallel), снарядный (Slug или Taylor), пузырьковый (Bubbly) , вспененный (Churn) и снарядно-кольцевой (Slug-Annular). Визуализирован переходной режим - пузырьково-снарядный (Bubbly-Slug). Для визуализации использовался скоростной теневой метод, позволяющий четко визуализировать межфазную границу. Разработан алгоритм в среде matlab, анализирующий полученные изображения. В процессе обработки программа следует за каждым пузырем, тем сам определяя такие динамические величины, как скорость, его длина и длина жидкостной перемычки. В результате обработки данные выводятся в файл, где для каждого пузыря во времени приводятся измерения. Из полученных обработанных построены распределения размеров и скоростей пузырей, а также размеров жидкостных перемычек. Построена режимная карта, проведено сравнение с корреляцией Haase et al. (2019) для предсказания границы перехода между пузырьковым и снарядным режимами течения. Показано хорошие количественное и качественное соответствие экспериментальных точек и корреляции. Исследовано влияние угла подвода в указанных смесителях. Показано, что угол подвода оказывает существенное влияния на границы режимов течения, а также на длины газовых снарядов и жидкостных перемычек. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-31-70038.

High reliability requirements are imposed on the quality of the soldered joints. Typical defects in the soldered joints of heat exchangers is non-soldered. The minimum size of the non-penetration area that must be detected is about 1 mm2. The existing assessment of the quality of soldering is reduced to destructive tests. These tests include hydraulic and pneumatic tests. There are control technologies that use non-destructive methods. For example, the applicability of the ultrasonic echo method based on thermo-optical (laser) excitation of ultrasonic waves has been proven. However, continuous inspection of the liquid-propellant engine chamber using the traditional echo method is not rational, since the inspection speed is limited by the size of detected defects (1 mm^2) and amounts to a few millimeters per minute. In order to increase the scanning speed without losing the ability to reliably detect defects such as "non-soldered ", it is proposed to use phased array antennas (PA) as a means of implementing the ultrasonic echo method. The paper considers the issues related to the interpretation of the information obtained when scanning the soldered joint, as well as issues related to modeling the acoustic field in the model of the soldered joint of the heat exchanger.

Жиленко Д.Ю. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова)
Кривоносова О.Э. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова)
Селекция волновых чисел при потере устойчивости течений во вращающихся сферических слоях

Численно исследовано развитие неустойчивости для течений вязкой несжимаемой жидкости в зависимости от различных начальных условий при вращении только внутренней сферы. Рассматривается сферический слой, в котором после потери устойчивости течения формируются бегущие азимутальные волны с волновыми числами 3 или 4. Переход к неустойчивости происходит в следующих условиях: при числах Рейнольдса, соответствующих стационарному течению до потери устойчивости, начинается увеличение скорости вращения внутренней сферы с постоянным по величине ускорением. Ускорение заканчивается при числах Рейнольдса выше предела устойчивости, и далее скорость вращения внутренней сферы остается постоянной. Изучена зависимость волнового числа вторичного течения после потери устойчивости от величины начального числа Рейнольдса и величины ускорения. Показано, что как увеличение ускорения, так и уменьшение начального числа Рейнольдса приводят к изменению соотношения инкрементов нарастания линейных мод и к замене превалирующего при стационарных граничных условиях волнового числа 4 на волновое число 3, что полностью соответствует известным экспериментальным результатам. На основе полученных численных результатов объяснено появление в экспериментах так называемых областей неопределенности, в которых режим течения может выбираться произвольным образом. Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 19-05-00028.

Смирнов В.В. (Институт общей физики им. А.М. Прохорова АН России)
Жильникова М.И. (Московский физико-технический институт ((Национальный Исследовательский Университет))
Бармина Е.В. (Институт общей физики им. А.М. Прохорова АН России)
Шафеев Г.А. (Институт общей физики им. А.М. Прохорова АН России)
Кобцев В.Д. (Центральный институт авиационного моторостроения им. П.Баранова)
Кострица С.А. (Центральный институт авиационного моторостроения им. П.Баранова)
Козлов Д.Н. (Институт общей физики им. А.М. Прохорова АН России)
Волков С.Ю. (Институт Общей физики им. А.М. Прохорова АН России)
Лазерная диагностика профилей локальной температуры газа в пламени при горении композитных топлив на основе n-декана и наночастиц Al

Невозмущающие измерения двумерных пространственных профилей температуры газа непосредственно в зоне горения комбинированного топлива, состоящего из n-декана и наночастиц Аl, в сравнении с аналогичными измерениями характеристик процесса горения чистого n-декана, позволяют оценить эффективность добавления в исходное топливо заданного количества наночастиц определенного размера и типа, полученных тем или иным методом синтеза. В работе такие измерения проводились с использованием лазерной спектроскопии когерентного антистоксова рассеяния света (КАРС), обеспечивающей пространственное разрешение порядка 0,03×0,03×2 мм3, в ламинарном пламени созданного специализированного горелочного устройства с бескислородным нагревателем–испарителем жидкого топлива и диффузионным типом смешения истекающих из сопла паров топлива и окислителя (воздуха). Метод получения исследуемого комбинированного топлива заключался в лазерной фрагментации в жидком изопропаноле исходных крупных наночастиц Al с размерами 200-400 нм, полученных электровзрывом Al-проволоки в вакууме. Лазерная фрагментация в бескислородной среде приводила к образованию наночастиц без оксидной оболочки размерами менее 100 нм, с основным вкладом в удельную поверхность от наночастиц размером 20 нм. При завершении цикла фрагментации Al наночастиц в изопропаноле последний замещался на n-декан без изменения концентрации и химических свойств наночастиц. Результаты измерений температур показывают, что наиболее характерное различие в горении изготовленного композитного топлива, с массовой долей наночастиц Al 5% и 15%, и чистого заключается в том, что при горении n-декана с наночастицами Al значения температур на данном расстоянии от среза сопла оказываются систематически выше, хотя и повторяют профили значений, измеренных в случае чистого n-декана. Вблизи фронта пламени разница температур возрастает и достигает для исследуемого топлива 350 К, при температурах вблизи фронта порядка 2200 К. Расчеты показывают, что наблюдаемое различие в температурах может быть обусловлено как большей скоростью горения, так и большим удельным тепловыделением при горении n-декана с наночастицами Al.

Смирнов В.В. (Институт общей физики им. А.М. Прохорова АН России)
Кобцев В.Д. (Центральный институт авиационного моторостроения им. П.Баранова)
Кострица С.А. (Центральный институт авиационного моторостроения им. П.Баранова)
Козлов Д.Н. (Институт общей физики им. А.М. Прохорова АН России)
Волков С.Ю. (Институт Общей физики им. А.М. Прохорова АН России)
Измерение времени корреляции локальной температуры в нестационарном пламени с использованием спектроскопии когерентного антистоксова рассеяния света

Целью работы является демонстрация возможности измерения временного масштаба пульсаций "мгновенных" значений локальной температуры в нестационарном пламени на микросекундной шкале времен с использованием спектроскопии когерентного антистоксова рассеяния света (КАРС). В работе применялся лазерный измерительный комплекс на основе двух лабораторных КАРС-спектрометров, использующих синхронизированные во времени импульсно-периодические лазеры с импульсами длительностью 10 нс. Измерительный комплекс позволял с высоким временным разрешением (за одну лазерную вспышку) и с регулируемой задержкой между двумя последовательными измерениями, повторяющимися с частотой 10 Гц, регистрировать серии пар спектров КАРС молекулами N2 из малого объема зондирования 0,03×0,03×2 мм^3. Из полученных спектров определялись, наряду с "мгновенными" значениями температур при заданной задержке, величины средних по времени температуры газа и амплитуды ее пульсаций. Найденные "мгновенные" значения температуры позволяли рассчитать коэффициент корреляции ее пульсаций при данном времени задержки. Представлены результаты серий из 500 измерений за одну лазерную вспышку, с задержкой между моментами измерений, изменяемой в диапазоне 1 мкс-10 мс, локальных температур в отличающихся по стабильности горения пространственных точках нестационарного пламени модельного горелочного устройства в виде открытой метано-воздушной горелки непрерывного действия с частичным предварительным смешиванием топлива и окислителя. Измерения позволили определить времена корреляции температуры в выбранных точках пламени, средняя температура в которых была порядка 1850 К.

Наумов А.А. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук)
Оптическая система для объемной и спектральной визуализации микрообъектов на основе акустооптической фильтрации стереоскопических пучков

В настоящее время существует малое количество приборных решений, сочетающих в себе возможности получения геометрической (3D) и спектральной информации об объекте одновременно. Такие устройства важны при решении задач мониторинга, визуализации и распознавания, в которых существует корреляция между геометрическими и спектральными свойствами наблюдаемых объектов, или в которых необходимо получить максимальное количество информации за одно измерение. Примером таких исследований может являться дистанционное зондирование, мониторинг нестационарных биологических систем и др. Поэтому разработка алгоритмов расчета приборов, сочетающих в себе принципы трехмерной и спектральной визуализации, является актуальной задачей. Доклад посвящен стереоскопическому спектрометру, реализованному на основе акустооптической (АО) фильтрации двух световых пучков лучей, формирующих стереоскопическое изображение объекта. Оптическая система спектрометра состоит из входного объектива, после которого излучение делится на два стереоканала. В каждом канале установлен АО фильтр и оптическая система для его сопряжения с приемником излучения. Предложен метод габаритного расчета такого класса систем, учитывающий размер объекта, расстояние до объекта, глубину резкости изображаемого пространства, параллакс стереоскопической системы и качество получаемого спектрального стереоизображения. Последний фактор является ключевой особенностью, влияющей на точность измерения трехмерных координат на поверхности объекта и восстановления формы объекта. На основе габаритного расчета предложены варианты оптических схем с различными геометрическими параметрами АО фильтров. Выбраны оптимальные сочетания этих параметров. Ключевые слова: спектральная визуализация, акустооптический фильтр, трехмерная визуализация, стереоскопия, проектирование оптических систем, аберрационный анализ

Мазур М.М. (Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений")
Шорин В.Н. (Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений")
Лавров Е.А. (Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт физикотехнических и радиотехнических измерений»)
Two-wave laser displacement meter

A two-wave laser displacement meter based on Michelson interferometer has been developed for measurements at an unknown temperature profile at the measurement trace. The requirements for meteorological parameters support during displacement measurements using the offered laser interferometer are less strict compared to using an one-wave interferometer. The article describes the optical schematic of the device. The results for the measurements of the developed laser interferometer for realization of the displacement unit within the limits of 60 m are presented. The weather condition influence on measurements was estimated. The application of pseudorandom displacement of the interferometer’s reference arm with accumulation made possible the reflector position resolution down to 0.01 μm the stoped-displacement mode, and down to 0.05 μm at the displacement mode. It was shown that such resolution allows to measure displacements at trace up to 60 m with inaccuracies less than 10 μm at the temperature profile amplitude up to 1 C.

Печинская О.В. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ' )
Барбышев К.А. (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Исследование приемной оптической системы пирометра спектрального отношения со светоделительными пластинами

Определение температуры газового потока в авиационных двигателях является важной задачей при доводке разрабатываемого оборудования и эксплуатации выпускаемых агрегатов. Как правило, эта задача решается с помощью контактных методов измерения. Однако при использовании подобных методов в исследуемую среду вносятся возмущения, влияющие на результаты измерений. Поэтому наиболее перспективными являются бесконтактные оптические методы измерения. Среди большого количества таких методов наилучшим является измерение температуры газового потока по излучению его компонент, а именно по отношению двух спектральных линий, принадлежащих одному и тому же элементу. В этом случае отношение интенсивностей излучения не зависит от концентрации частиц, что и позволяет определять температуру. При измерении температуры газового потока в газотурбинном двигателе основным компонентом в потоке сгоревших углеводородных топлив является водяной пар. Именно его группы линий спектра удобно регистрировать и выделять с помощью узкополосных интерференционных фильтров. Подобный метод реализован в виде прибора, названного пирометром спектрального отношения, который позволяет измерять температуру газа в диапазоне 1000-2500 К. В работе описана модель оптической системы такого прибора, выполненная в САПР Zemax. Приведены параметры оптической системы, спектроделитель которой реализован на светоделительных пластинах и интерференционных фильтрах. Получены распределения освещённости в поперечном сечении пучка для трёх спектральных каналов пирометра, а также средние значения полной мощности излучения в фокальной плоскости оптической системы.

Павлов И.Н. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Расковская И.Л. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Ведяшкина А.В. (Акционерное общество «Особое конструкторское бюро Московского энергетического института»)
Бесконтактный непрерывный контроль параметров пограничных слов в жидкостях с помощью метода каустик

Исследование процессов тепло- и массопереноса является важной научной и производственной задачей, в частности, имеет большое значение бесконтактный непрерывный контроль параметров пограничных слов в жидкостях. Метод каустик оптического излучения, основанный на регистрации геометрических параметров каустических поверхностей, формируемых световыми лучами в результате зондирования неоднородной среды, хорошо зарекомендовал себя в решении задач определения параметров оптически неоднородных сред. В данной работе расширена область применения метода каустик, показана апробация метода для определения параметров диффузионного слоя жидкости по положению каустик лазерного излучения, разработан алгоритм обработки экспериментальных рефракционных картин, позволяющий восстанавливать распределение показателя преломления в диффузионном слое и определять коэффициент диффузии посредством косвенных измерений. Описана возможность применения метода каустик для определения краевого угла смачивания по рефракционному изображению, полученному при зондированию капли, лежащей на прозрачной подложке, широким коллимированным лазерным пучком.

Марунин М.В. (МГУ имени М.В. Ломоносова, Физический факультет)
Поликарпова Н.В. (МГУ имени М.В. Ломоносова, Физический факультет)
Two-dimensional phonon crystals based on fused silica for acousto-optics

We present the study of the acoustic properties of two-dimensional phonon crystals based on fused silica. The dispersion relations of acoustic modes are obtained. The analysis of the dispersion relations made it possible to calculate the magnitudes of acoustic phase velocities. We have also evaluated the directions of acoustic polarizations and energy walk-off angles. It is shown that introducing periodicity into initially isotropic material of fused silica leads to strong acoustic anisotropy. The magnitude of the anisotropy may be controlled by changing the geometry factor of the unit cell of the phonon crystal. The geometry of the phonon crystal is found, for which the phase velocity of the acoustic wave is V = 1556 m/s, which is several times less than the phase velocity of the slow acoustic mode of solid isotropic fused silica. These results makes these materials attractive in terms of practical applications in acousto-optic devices. This work has been supported by Russian Science Foundation (RSF), grant (19-12-00072).

Кравченко О.В. (Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» РАН)
Азарова О.А. (Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» РАН)
Лапушкина Т.А. (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук (Ioffe Institute))
Image-based processing simulation of shock wave propagation through the area of ionization instability

A partially automatic method of digital processing of Schlieren images for the analysis of experimental data is proposed. The method is used to study the effect of the region of ionization instability created by a glow gas discharge on the front of an initially flat shock wave. Previously, this problem was solved numerically in the situation of a simplified geometry of a stratified energy source in the form of thermal layers. The proposed approach makes it possible to perform a semi-automatic simulation taking into account the real geometry of the ionization strata based on the obtained experimental Schlieren images. First, as a result of digital processing, the geometry of the layers is extracted from the images. In the next step, this information is embedded in the Navier-Stokes solver for conducting a computational experiment. New data for the real geometry of ionization strata of different scales are presented and the comparison with the results obtained using the model of thermal layers is conducted.

Кравченко О.В. (Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» РАН)
Чуриков Д.В. (НТЦ УП РАН)
Труфанов Н.Н. (НТЦ УП РАН)
Применение методов спектрального анализа для предобработки данных в задачах детектирования аномалий сигналов вибродиагностики при неразрушающем контроле

В работе рассматривается задача предварительной подготовки данных, полученных в ходе замеров уровня виброускорений при обработке заготовки на фрезеровальном станке с численно-программным управлением. Описана экспериментальная установка и предложен алгоритм анализа сигналов вибродиагностики с помощью математического аппарата машинного обучения. Особое внимание уделяется исследованию характеристик жёсткости станка при различных взаимных положениях его узлов. Проведен анализ конструкции оборудования и факторов, влияющих на процесс обработки, в результате чего обработан полученный сигнал и выделены его характерные фрагменты во временной и частотной областях. Данные подготавливаются для дальнейшего использования в решении задач классификации разделения сигнала. Классификация предполагает отнесение сигнала, поступающего на вход модели к соответствующей характерной зоне, под разделением предполагается отделение от сигнала, полученного в ходе обработки, собственного «шума» станка, возникающего в ходе работы. Предварительная подготовка осуществляется с помощью оконного преобразования Фурье. Рассмотрены различные варианты окон в преобразовании, в том числе построенные с использованием атомарных функций. Вычисления проводятся с помощью языка Python 3.9, основные результаты подкреплены графиками. Разработка методики обучения рассмотренных моделей нейронных сетей является предметом дальнейших исследований.

Polikarpova N.V. (Lomonosov Moscow State University)
Chizh I.K. (Lomonosov Moscow State University)
Acousto-optic devices using acoustic waves refraction

The methods of acousto-optics provide an efficient means of optical radiation control. The parameters of acousto-optic devices are largely determined by the efficiency of acoustic waves generation. We examine the features of elastic waves generation in various materials used in acousto-optics. In most practical application the generation process is implemented through the reflection of elastic waves at the boundary between two anisotropic media. We present here a detailed study of the refraction of elastic waves. We report new refractive effects such as “extraordinary” refraction. In this case the change in the direction of the incident acoustic wave does not influence the direction of the refracted elastic waves energy flow propagation. The configuration of an acousto-optic device using the geometry of unusual refraction in an anisotropic medium is discussed. This work has been supported by Russian Science Foundation (RSF), grant No. 19-19-00606.

Чичигин Б.А. (ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ», Москва, Россия)
Малушин Д.С. (ИНПЦ «Средства неразрушающего контроля», РТУ МИРЭА, Москва, Россия)
Кокуров А.М. (ФГБУН Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, Москва, Россия; ПАО «Туполев», Москва, Россия)
Исследование и оценка их параметров несплошностей структуры композитных материалов

В процессе производства или эксплуатации изделий из слоистых композитных материалов в толще материала могут возникать локальные структурные нарушения различных видов, наиболее опасными из которых являются непроклеи, расслоения и расщепления. Нарушение связи слоёв композитного материала или их частичное разрушение способно привести к резкому снижению прочностных характеристик изделия. Продемонстрированы возможность определения размера области расслоения и глубины его расположения в неметаллических многослойных слабопроводящих материалах, в том числе углепластиковых композитных материалах с помощью импульсного вихретокового метода и нестационарного теплового метода неразрушающего контроля. Работоспособность и эффективность применения предложенных методик оценки параметров несплошностей композитных материалов и технических решений подтверждается результатами экспериментальных исследований, проведённых на образцах из углепластиковых композитных образцов с искусственно созданными дефектами структуры материала в виде расслоений различного размера и формы.

Egorov D.P. (Kotel'nikov Institute of Radioengineering and Electronics of RAS)
Kutuza B.G. (Kotel'nikov Institute of Radioengineering and Electronics of RAS)
Cloud species classification from video recordings

Large database of images has been accumulated during atmospheric cloudiness observations from 2017 to 2020 near Fryazino city, Moscow Region. The problem of classification of obtained images into three types is considered. The types are clear sky images (no clouds); images of cumulus clouds (cu hum/med/cong); images of layered clouds or any other species of clouds, including mixed ones. A qualitative analysis of various key features is performed to solve the problem. An image classification algorithm based on convolutional neural network is developed. The algorithm uses the key features retrieved during image preprocessing. The quality evaluation is performed. The developed software tool is currently successfully used for atmospheric radiometry problems.

Цой М.А. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН)
Скрипкин С.Г. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе)
Кравцова А.Ю. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук)
Высокоскоростная визуализация кавитационного обтекания профиля крыла в щелевом канале с малым аспектным отношением

Кавитация возникает в зонах пониженного давления, когда оно становится ниже критического давления паров воды, и как правило приводит к возникновению шума, увеличению колебательной нагрузки и вибрации системы и в целом влияет на производительность и эксплуатационную надежность оборудования. Также одним негативным эффектом кавитации является эрозия материала, приводящая к усталостному отказу любых гидроагрегатов. Неустойчивое и колебательное поведение кавитационных структур по-прежнему является проблемой для многих исследователей, и получение качественной информации о кавитационных явлениях в различных гидродинамических системах являются актуальными. Обтекание профиля крыла NACA активно исследуется различными авторами как в случае кавитационных, так и для некавитирующих условий, поскольку имеет широкие технические приложения. В работе исследовалось кавитационное обтекания профиля крыла в узком щелевом зазоре (1мм) между двух параллельных прозрачных пластин. Высокоскоростная визуализация осуществлялась с использованием камеры Photron fastcam nova s12 с частотой съёмки до 100 кГц с целью выявления основных особенностей течения. При варьировании расхода жидкости были исследованы и проанализированы различные режимы кавитационного обтекания, выявлен ряд интересных особенностей, в том числе формирование сплошной суперкваитационной полости. С использованием цифровой обработки данных визуализации выделены основные частоты формирования кавитационных полостей при обтекании и в следе крыла. Полученные экспериментальные данные с учетом каноничности эксперимента могут способствовать верификации численных кодов и аналитических моделей при описании явлений кавитации. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ № 19-79-10217

Проскуряков К.Н. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ)
Self-oscillations that cause the destruction of intermolecular bonds in the water coolant of a nuclear power plant

Автоколебания, вызывающие разрушение межмолекулярных связей в водяном теплоносителе атомной электростанции Проскуряков К.Н. Выявлены элементы контура теплоносителя с отрицательной диссипацией (отрицательным трением). Показано, что в этих элементах происходит самоорганизация хаотических турбулентных пульсаций и генерация автоколебаний в виде акустических волн, частота которых определяется по формуле Томсона-Кельвина. На основе приведенных теоретических и экспериментальных данных, подтверждена достоверность неизвестного ранее свойства реактора с присоединенными трубопроводами, генерировать одновременно несколько акустических волн, оказывающих различное влияние на структурные свойства воды. Воздействие волн инфразвукового и звукового диапазона на структуру воды приводит к изменению в ней набора кластеров, их концентраций и размеров, которые существенно зависят от частоты акустических волн. В процессе воздействия продольными акустическими волнами на кластеры в центральную зону вращающегося потока воды смещаются легкие радикалы Н и ионы H+ и возникает закрутка потока. Это усиливает напряженность возникающего электростатического поля, на оси потока растет положительный заряд, на периферии - отрицательный. Показано, что в опускном участке, имеющем кольцевую геометрию для реакторов с водяным и жидкометаллическим охлаждением, возникает закрутка теплоносителя, влияющая на нейтронно - физические и тепло массообменные процессы.

Поройков А.Ю. (ФГБОУ "НИУ МЭИ")
Шматко Е.В. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ' )
Пинчуков В.В. (НИУ "МЭИ")
Богачев А.Д. (НИУ "МЭИ")
Оптимизация калибровочных параметров стереосистемы для фотограмметрических измерений в натурных экспериментах

Одной из проблем, с которой сталкиваются разработчики систем компьютерного и технического зрения - это зависимость от сторонних цифровых видеокамер, на основе которых реализуется разрабатываемые системы. На данный момент подавляющее большинство таких камер зарубежного производства, а немногие отечественные производители выпускают камеры со значительно худшими характеристиками и в сроки, превышающие доставку иностранных камер из-за рубежа. С другой стороны существенным недостатком применения готовых камер в системах компьютерного и технического зрения является отсутствие возможности гибкого подбора параметров под конкретную задачу и систему. В работе предлагается провести разработку собственной модели цифровой камеры. Это позволит избавиться от зависимости от иностранных производителей, повысить скорость изготовления системы под требования заказчика. В докладе представлена принципиальная схема камеры, обоснован подбор основных компонент, представлены результаты разработки топологии печатных плат для различных модулей камеры.

Поройков А.Ю. (ФГБОУ "НИУ МЭИ")
Шматко Е.В. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ' )
Пинчуков В.В. (НИУ "МЭИ")
Богачев А.Д. (НИУ "МЭИ")
Crosscorrelation image processing for surface shape reconstruction using fiducial markers

Проблема измерения формы поверхности и диагностики деформаций встречается во многих отраслях науки и техники. Чаще всего она встречается в автомобильной промышленности, строительстве и авиации. Во многих случаях такие измерения проводятся в условиях повышенных вибрационных нагрузок. В докладе рассматривается проблема декалибровки стереосистемы видеокамер в эксперименте в условиях повышенных вибрационных нагрузок. Декалибровка – процесс изменения внешних и внутренних параметров системы под воздействием сильных вибраций. Внешними параметрами стереосистемы являются взаимное расположение камер и объекта, внутренними – фокусное расстояние, соосность объектива и матрицы и др. Рекалибровка – обратная процедура для получения максимально близких к действительным элементам калибровочных матриц. Для решения рассматриваемой проблемы предлагается применить оптимизацию внешних параметров калибровочных матриц для минимизации ошибки репроекции трехмерных точек, получаемых при фотограмметрических измерениях. В докладе представлено разрабатываемое программное обеспечение для решения задачи рекалибровки.

Сергеев Д.А. (ФГБНУ Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук)
Кандауров А.А. (ФГБНУ Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук)
Добров А.А. (ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»)
Исследование PIV-методами особенностей течений на начальных участках ТВС реактора РИТМ-200 в модельных экспериментах

Исследование гидродинамических режимов в реакторах современных ядерных энергетических установок ЯЭУ является актуальной задачей. Особую важность эти исследования имеют для перспективных ЯЭУ атомных ледоколов нового поколения, к которым предъявляют повышенные требования по энергоэффективности, манёвренности и надежности. К таким, в частности относится реактор РИТМ-200, в котором в активной зоне кассетного типа используется новое металлокерамическое топливо повышенной ураноемкости для увеличения энергоэффективности. Для возможности регулировки расхода теплоносителя, проходящего через тепловыделяющую сборку (ТВС), и обеспечения маневренности на входном участке ТВС этого реактора предусмотрена установка дроссельных шайб. В шайбах круглой формы имеется набор отверстий, разного диаметра, которые могут перекрываться при регулировке потока. При прохождении через шайбу поток становится сильно неоднородным (набор отдельных струй) в поперечном направлении, что может соответственно приводить к неоднородному теплообмену по ТВС и как следствие к уменьшению надежности. Поэтому важную роль играют исследование особенностей течений в промежутке между шайбой и тепловыделяющими элементами. В настоящей работе представлены результаты модельных экспериментов по исследованию характеристик течений полученных Particle Image Velocimetry (PIV) методом при обдувке модели дроссельной шайбы на малошумящей аэродинамической трубе ИПФ РАН. Измерения скорости течения выполнялись в различных сечениях не только после шайбы, но и до нее. Результаты были использованы для верификации численных расчетов Ansys CFX и ЛОГОС.

Сергеев Д.А. (ФГБНУ Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук)
Кандауров А.А. (ФГБНУ Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук)
Исследовании PIV-методами влияния волн на флуктуационные характеристики приповерхностных течений при ветро-волновом взаимодействии

В условиях лабораторного моделирования на Ветроволновом термостратифицированном бассейне ИПФ РАН исследовалось влияние необрушающихся волн на процессы перемешивания верхнего слоя океана при ветро-волновом взаимодействии. Были выполнены эксперименты трех типов. В первом эксперименте сдвиговое течение в воде индуцировалось с помощью слабого ветра (около 2 м/с по оси канала), что избежать возбуждения поверхностных волн. Во втором эксперименте в отсутствии ветра генерировалась только поверхностная волна с помощью волнопродуктора. Режим генерации волнения на частоте 1,63 Гц с амплитудой в области наблюдения около 6 мм. Третий тип эксперимента объединял условия предыдущих двух, т.е. одновременно работал волнопродуктор и дул ветер. Во всех экспериментах выполнялись измерения характеристик подводного течения с помощью PIV-метода 8-ой рабочей секции канала. При построении полей скорости, а затем профилей использовалась криволинейная координатная система, связанная с формой поверхности. Для каждой точке измерения скорости на каждом кадре вычислялось расстояние до поверхности и фаза волны. Затем производился биннинг по глубине и фазе (22 окна по глубине от 0 до 3 см и 10 окон по фазе). Фильтрованные поля скорости усреднялись для каждой из 10 фаз отдельно, что позволило получить средние для каждой фазы профили скорости. Усреднение этих профилей позволило получить средние по всей записи вертикальные профили компонент скорости без ошибок. Флуктуации (турбулентные составляющие) для каждой фазы по глубине и по фазе вычислялись путем вычитания среднего для этой корзины значения. Были получены вертикальные профили флуктуаций компонент скорости отдельно для каждой фазы, а также средние по всем фазам. Показано, что присутствие волн приводит к увеличению среднего дрейфового течения, а также, что более важно, уровня флуктуаций по всей глубине снимаемого профиля более чем в 3 раза. Это наблюдалось как для горизонтальной, так и для вертикальной турбулентной составляющей скорости.

Сергеев Д.А. (ФГБНУ Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук)
Кандауров А.А. (ФГБНУ Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук)
Использование комбинированного PIV-PTV метода при исследовании процессов генерации за счет дробления типа "парашют" при ветроволновом взаимодействии

В экспериментах на Ветро-волновом термостратифицированном бассейне ТПФ РАН выполнены эксперименты по детальному исследованию процесса фрагментации водной поверхности и образования капель по типу «парашют». При этом использовался новый комбинированный алгоритм определения траекторий движения обркапель основанный на совместном использовании Particle Image Velocimetry (PIV), для предварительного определения поля смещений (скоростей) движения групп брызг в разных областях методом кросскорреляционной обработки и Particle Tracking Velocimetry (PTV) для уточнения смещения уже отдельных капель. Полученный массив данных о траекториях и размерах каплей был обработан для получения различных статистических параметров, характеризующих генерацию брызг «парашютами», включая гистограммы распределения капель по размерам, по скоростям (в том числе отдельно по компонентам), по начальным высотам вылета (относительно поверхности). При этом исследовались не только статистические характеристики, полученные усреднением по времени и пространству, но также временные зависимости интегральных параметров, характеризующих процесс образования брызг и их разлет во времени. Была изучена временная эволюция (от начала разрыва мембраны парашюта) следующих параметров: общего количества капель, объем жидкости, содержащегося в них, средней скорости (в том числе отдельно по компонентам), среднего размера капель и т.д.

Зинин П.В. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук)
Титов С.А. (Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН)
Мартьянов П.С. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) )
Разработка высокочастотной ультразвуковой установки для измерения параметров тонких пленок

Представлена методика, позволяющая измерять упругие параметры пленок толщиной до 10 нм. Методика основана на использовании разработанной установки лазерного ультразвука, которая позволяет проводить измерения в наносекундном диапазоне длительностей ультразвуковых импульсов. Возбуждение ультразвуковых импульсов, распространяющихся вдоль поверхности исследуемого образца в виде квази-поверхностных волн, производится за счет оптоакустического эффекта с помощью инфракрасного импульсного лазера. Регистрация распространяющихся ультразвуковых волн осуществляется по модуляции отраженного сфокусированного луча непрерывного лазера. Регистрация и цифровая обработка принятого сигнала в зависимости от расстояния между точками возбуждения и приема позволяет определить дисперсионные зависимости скоростей направленных волн, путем решения обратной задачи восстановить толщину и упругие свойства исследуемых пленок на подложках. Полученные результаты, возможно использовать при проектировании элементов микроэлектроники для оценки контроля качества изготовления.

Захаров Н.С. (Московский политехнический университет; МИРЭА - Российский технологический университет)
Сулягина О.А. (Московский политехнический университет)
Мошин А.А. (Московский политехнический университет)
Терещук А.Ю. (Московский политехнический университет)
Солнцева Е.В. (Московский политехнический университет)
Исследование конвективных течений в гидрогелях методом оптической голографии

В работе предложен оптический метод диагностики фазовых состояний неоднородных дисперсных систем на основе гидрогелей. В качестве исследуемых образцов были использованы гели из агарозы и желатина. На основе разработанного оптического метода проведено исследование возникновения конвективных течений в процессе нестационарного нагрева образцов со стороны нижней стенки рабочего участка. Впервые получены результаты по визуализации полей температур и развитию конвективных течений в процессе нагрева микроструктурированных сред с анизотропными свойствами. Для измерения полей температур применялся метод голографической интерферометрии, основанный на зависимости показателя преломления от свойств сплошных сред и температуры. Экспериментально установлены характерные времена нестационарного прогрева гидрогелевых образцов, отражающие различные механизмы теплопереноса (теплопроводность и конвективный теплообмен). Работа подготовлена в рамках выполнения базовой части государственного задания ФГАОУ ВО “Московский политехнический университет” (проект AAAA-A20-120092190052-9).

Белов С.Ю. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Processing of two-dimensional velocity fields for reconstructing three-dimensional flow patterns

The purpose of this paper is to obtain three-dimensional velocity fields of a gas or liquid flow based on the available cross-sections of this flow. The descriptions of the main optical methods for studying flows are designed to construct a cross-section of the observed process, but it would be much more informative to obtain information in the visualization not in the cross-section of a volume, but in this volume itself. The paper deals with obtaining three-dimensional flow velocity fields using various approximation methods. The method of estimating the most suitable approximating function is also given. The determination of the optimal type of approximation for the reconstruction of the three-dimensional velocity field was tested on an artificially created vortex.

Сапожников С.З. (Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого)
Митяков В.Ю. (Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого)
Павлов А.В. (Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого)
Бобылев П.Г. (студент ВШАиТЭ)
Кикоть Н.Е. (студент ИЭ)
Бикмулин А.В. (студент ИЭ)
Комплексное исследование режимов кипения методами высокоскоростной визуализации и градиентной теплометрии

В исследовании теплообмена при кипении преобладают оптические методы и термометрия. Возможности эксперимента существенно расширяет новая технология – градиентная теплометрия, в которой использованы гетерогенные градиентные датчики теплового потока с постоянной времени порядка наносекунд. При исследовании кипения недогретой в большом объёме воды на поверхности шара из титана, предварительно разогретого до 300…500 оС, теплометрия совмещена с визуализацией режимов кипения с помощью скоростной камеры Evercam 1000-4-M. Удалось получить распределение плотности теплового потока по широтной координате и связать местные коэффициенты теплоотдачи с наблюдаемыми режимами кипения и исходными температурами воды и модели. Показано, что добавка наночастиц окиси алюминия существенно повышает коэффициент теплоотдачи при сопоставимых условиях опытов.

Dubnischev Y.N. (Kutateladze Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk State Technical University, Technological Design Institute of Scientific Instrument Engineering of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences)
Arbuzov E.V. (Kutateladze Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Sobolev Institute of Mathematics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk State Technical University)
Arbuzov V.A. (Kutateladze Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk State Technical University, Technological Design Institute of Scientific Instrument Engineering of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences)
Zolotukhina O.S. (Kutateladze Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk State Technical University)
Lukashov V.V. (Kutateladze Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences)
Polychromatic Hilbert diagnostics of phase and temperature disturbances, induced by candle flame in air

The work is motivated by the scientific and practical significance of the problem of non-disturbing diagnostics of phase and temperature fields induced in a gas medium by a flame of a torch (candle). The spatial conditions in which the fields are investigated satisfy the model of axial symmetry of the torch associated with the vertical orientation of the candle. A method adequate to the problem to be solved has been developed, based on polychromatic Hilbert visualization of phase optical density fields, measurement of the temperature profile in selected sections of the medium under study, registration and selection of RAW images recorded by the photomatrix in RGB channels. The visualized Hilbert structures carry information about the phase optical density perturbations induced by the temperature field. The reliability of the results is confirmed by comparing the experimentally obtained hilbertograms and those reconstructed from phase structures using the Abel transform. The diagnostic complex is based on the IAB-451 device with a modified optical filtering unit, a light emitter module, information registration and processing. Using the Hilbert optics method, the dynamic phase structure of a hot air flow from a candle flame is visualized simultaneously at wavelengths in the red, green and blue spectral ranges. Comparison of experimental and reconstructed hilbertograms is carried out. On axisymmetric sections, the phase function is obtained from the hilbertograms, and the temperature field is reconstructed using the inverse Abel transform.

Dubnischev Y.N. (Kutateladze Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk State Technical University, Technological Design Institute of Scientific Instrument Engineering of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences)
Arbuzov E.V. (Kutateladze Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Sobolev Institute of Mathematics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk State Technical University)
Arbuzov V.A. (Kutateladze Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk State Technical University, Technological Design Institute of Scientific Instrument Engineering of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences)
Zolotukhina O.S. (Kutateladze Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk State Technical University)
Lukashov V.V. (Kutateladze Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences)
Optical diagnostics of hydrogen-air diffusion flame

The motivation of the work is to adapt the methods of optical Hilbert diagnostics for visualization and study of the phase optical density and temperature fields in the structure of an axisymmetric hydrogen-air diffusion flame. The diagnostic complex is implemented on the basis of the IAB-451 device with modified optical filtering units, information source and processing. The investigated torch is oriented vertically. Oxygen is supplied along the torch axis, hydrogen is supplied through the annular peripheral channel. Visualization of phase disturbances induced by the medium under study in a multiwave probe light field is performed by using polychromatic Hilbert and Foucault-Hilbert transformations in combination with registration and RGB-pixel-by-pixel processing of the dynamic image structure. The dynamic phase structure of the diffusion flame is visualized. The temperature was recorded using thermocouples at the reference points. The phase function is reconstructed in the axisymmetric sections from RGB-hilbertograms. The reliability of the results is confirmed by comparing the experimentally obtained Hilbertograms and those reconstructed from phase structures using the Abel transform. By solving the inverse problem of Hilbert optics, the temperature field of the flame was reconstructed and the value of the relative molar concentrations of the components of the combustion products of the fuel was restored.

Dubnischev Y.N. (Kutateladze Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk State Technical University, Technological Design Institute of Scientific Instrument Engineering of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences)
Dubnischeva T.Y. (Novosibirsk State University of Economics and Management)
Fourier-conjugate models and wave-particle dualism in optical information technology

The paper discusses the relationship between physical principles and adequate analogies in problems of optical diagnostics of the structural and dynamic parameters of the media under study. Signals examined by an observer in coordinate and momentum spaces satisfy the fundamental principle of uncertainty. Anri Poincaré, according to de Broglie, believed that: «there are infinitely many logically equivalent points of view and pictures of reality, from which a scientist, guided solely by considerations of convenience, chooses any one». A simple and intuitive model explaining the appearance of wave properties in a moving particle is based on a combination of physical images, analogies and mathematical transformations, manifested in dynamic diffraction phenomena. The spatial-frequency image of a moving body as a Fourier spectrum of a physical signal is realizable. Its wave properties are manifested, for example, in diffraction phenomena and in the Doppler effect. There is no inconsistency in wave-particle duality, it «only means that an adequate way of description is determined by the chosen method of observation» (Robert Pohl). Therefore, the concept of wave-particle dualism can be described within the framework of Fourier-conjugate mathematical models of the motion of a corpuscle, which are adequate to the signals that represent it in coordinate and frequency (impulse) spaces (taking into account the connection between frequency and impulse spaces through the quantum of action). The work is a motivated attempt to construct such a model based on a combination of physical and mathematical analogies, which clarifies the understanding of the wave nature of moving matter.

Усманова Ш.Ш. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Скорнякова Н.М. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Кучменко А.В. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Кучменко В.В. (Национальный исследовательский университет "Московский энергетический институт")
Исследование интерференционной картины сферической частицы при различных параметрах установки

Работа посвящена рассмотрению одного из этапов разработки модуля оптико-электронного комплекса, предназначенного для диагностики газожидкостного потока из форсунок. Разрабатываемый комплекс, включает в себя два модуля. Один из модулей предназначен для определения размеров частиц с помощью лазерного интерференционного метода. Для отладки работы модуля проводились тестовые эксперименты по исследованию изменения вида интерференционной картины при различных параметрах установки. Исследовалось влияние параметров лазерного освещения рабочей области, изменения углов наблюдения и обзора камеры; положения плоскостей фокусировки относительно объекта. В качестве тестового объекта была рассмотрена стеклянная прозрачная сфера. На основе полученных данных, были подобраны подходящие параметры эксперимента для определения размеров капель газожидкостного потока. Разрабатываемый оптико-электронный комплекс может найти широкое применение во многих областях науки и техники.

Скорнякова Н.М. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Кучменко А.В. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Усманова Ш.Ш. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Сапронов М.В. (Национальный исследовательский университет «МЭИ»)
Исследование структуры струйных жидкостных потоков методом мультицветной анемометрии по изображению частиц.

Целью работы являлось выяснение возможности применения метода мультицветной анемометрии по изображению частиц для диагностики струйных жидкостных потоков. Основное отличие данного метода от анемометрии по изображению частиц в том, что зондирующее излучение представляет собой не одну лазерную плоскость, а три, причём разных длин волн и расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Подобная модификация позволяет одновременно получить информацию о структуре потока одновременно в трёх разных плоскостях. В качестве объекта исследования был рассмотрен струйный жидкий поток из распылителя. В результате была собрана лабораторная установка и проведена серия экспериментов. В работе приведены примеры экспериментальных изображений, результат обработки, описан её алгоритм, а также дана оценка точности полученных данных.

Усманова Ш.Ш. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Скорнякова Н.М. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Кучменко А.В. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Сапронов М.В. (Национальный исследовательский университет «МЭИ»)
Разработка оптико-электронного комплекса для проведения измерений методом мультицветной анемометрии по изображению частиц.

Цель работы заключалась в разработке оптико-электронного комплекса для проведения измерений методом мультицветной анемометрии по изображению частиц. Основное отличие данного метода от анемометрии по изображению частиц в том, что зондирующее излучение представляет собой не одну лазерную плоскость, а три, причём разных длин волн и расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. В результате работы была разработана 3D модель комплекса, собран лабораторный образец и проведена серия экспериментов с целью его апробации. В качестве тестового объекта была рассмотрена вихревая структура, созданная с помощью химической мешалкой в кювете с жидкостью, предварительно засеянной стеклянными сферами. Полученные экспериментальные данные сравнивались с компьютерной моделью, разработанной в программе Solid Works.

Усманова Ш.Ш. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Скорнякова Н.М. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Сапронов М.В. (Национальный исследовательский университет «МЭИ»)
Разработка оптического метода диагностики коллоидных растворов на основе упругого рассеяния света

Работа посвящена диагностике коллоидных растворов оптическим методом, основанном на упругом рассеянии света частицами дисперсной фазы. Представлен разработанный оптико-электронный комплекс для регистрации интенсивности излучения, рассеянного коллоидными частицами. Приведены результаты экспериментального исследования упругого рассеяния лазерного излучения различных длин волн на сферических частицах оксида алюминия нанометрового размера, взвешенных в воде. Предложена методика измерения индикатрис рассеяния на основе регистрации излучения, рассеянного в различных направлениях, и последующей компьютерной обработки. Разработан алгоритм и реализована программа расчета моделей индикатрис рассеяния света на полидисперсной системе сферических частиц. Предложена методика восстановления функции распределения частиц дисперсной фазы коллоидного раствора по размерам на основе сравнения измеренных индикатрис рассеяния и их компьютерных моделей. Проведена апробация метода, в результате которой была восстановлена функция распределения частиц нанопорошка оксида алюминия по размерам.

Расковская И.Л. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Лапицкий К.М. (ФГБОУ ВО "Национальный иисследовательский университет "МЭИ")
Лапицкая И.А. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Бадамшина Э.Б. (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Исследование тепловых неоднородностей в жидкости с использованием рефракционных изображений плоского лазерного пучка

Продемонстрирована возможность применения компьютерно-лазерного рефракционного метода для исследования тепловых неоднородностей в жидкостях. Рассмотрена методика решения прямой задачи рефракции плоского лазерного пучка на неоднородностях разной структуры. Приведены результаты моделирования рефракции лазерного излучения с применением разработанного численного алгоритма построения траекторий геометрооптических лучей в неоднородной среде. Реализована экспериментальная методика восстановления температурного профиля неоднородности в жидкости по рефракционным картинам. В данной работе рассматриваются плавно-неоднородные температурные поля, в которой функция зависимости показателя преломления от координаты не имеет резких скачков и разрывов. Для случаев, когда в среде возникают вихревые потоки [6], решение обратной задачи восстановления температурного профиля сильно затруднено и в большинстве случаев невозможно. Для решения прямой задачи рефракции на температурной неоднородности в жидкости возможно применить также численный метод расчета, основанный на решении уравнений геометрической оптики. Это позволяет исследовать неоднородные среды с произвольной функциональной температурной зависимостью. В данной работе продемонстрирована возможность применения численного метода расчета для решения теплофизических задач, а также показана возможность решения обратной задачи восстановления температурного профиля в неоднородности с радиальной симметрией.

Кучменко А.В. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Лапицкий К.М. (ФГБОУ ВО "Национальный иисследовательский университет "МЭИ")
Лапицкая И.А. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Бадамшина Э.Б. (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Исследование частично-прозрачных и высокоплотностных двухфазных жидкостей лазерным интерференционным методом

Исследования с помощью лазерного интерференционного метода могут способствовать более детальному изучению двухфазных потоков, поскольку метод позволяет определить размеры и скорости частиц, а также капель жидкости. Эти параметры являются наиболее важными и фактически необходимыми для анализа многих используемых в промышленных целях потоков. Лазерный интерференционный метод (ЛИМ) предназначен для измерения размеров частиц и основан на интерференции рассеянного и преломленного света на одиночной частице, находящейся в специально структурированном лазерном излучении. Получаемая интерференционная картина (ИК) фиксируется камерой, расположенной под определенным углом к лазерной плоскости. Лазерный интерференционный метод отличается прецизионной точностью по сравнению с альтернативными методами измерения размеров частиц. Настройка и калибровка установки для данного метода осуществляется для измерения в необходимом диапазоне размеров частиц. Представлены результаты экспериментальных исследований для жидкостей с различными параметрами, что позволяет определить границы применимости метода.

Бильский А.В. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН)
Гобызов О.А. (ИТ СО РАН)
Плоскостная лазерно-индуцированная флуоресценция для диагностики конического факела распыла

В настоящей работе представлен подход на основе плоскостной лазерно-индуцированной флуоресценции (ПЛИФ) для диагностики и описания параметров факела распыла топливной форсунки. Обсуждаются экспериментальные результаты его применения. Подход основан на простой усредненной по времени ПЛИФ визуализации концентрации жидкости в сечении. Эксперименты проводились на водяной струе, образованной центробежной форсункой при атмосферном давлении окружающей среды. В рабочую среду добавлялся флуоресцентный краситель. Для возбуждения флуоресценции был использован непрерывный Nd:YAG лазер (532 нм) и CCD камера для регистрации изображений. Получены окружные профили относительной концентрации в поперечной сечении конуса распыла, проанализирована их достоверность. Особое внимание в работе уделяется обработке изображений и данных для построения поля относительной концентрации и интерпретации результатов для характеризации факела распыла. Предложенная методика имеет потенциал промышленного применения в авиационной и других отраслях промышленности.

Ягодницына А.А. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН)
Бильский А.В. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН)
Ковалев А.В. (Новосибирский национальный исследовательский государственный университет )
Применение метода Particle Tracking Velocimetry для исследования гидродинамики течений несмешивающихся жидкостей в микрофлюидных устройствах

Многофазные потоки на масштабах от десятков до сотен микрометров встречаются во многих технологических процессах и устройствах, например, при нефтедобычи, в микрореакторах и микроканальных устройствах для биологических анализов. При этом детали таких течений и явления, происходящие в них, остаются малоизученными. Как в газожидкостных, так и в потоках несмешивающихся жидкостей на микромасштабах преобладают силы межфазного натяжения и адгезии, что существенно влияет на гидродинамику таких течений и привносит ряд новых явлений связанных с межфазными границами и контактными линиями на твёрдых поверхностях. Для корректного моделирования многофазных потоков в микроканалах и проектирования эффективных микрофлюидных устройств необходимы детальные знания о структуре таких потоков. В данной работе представлено экспериментальное исследование распределений скорости в удлинённых пузырях или снарядах дисперсной фазы при течении несмешивающихся жидкостей в микроканалах прямоугольного сечения. Для измерения скорости применялся бесконтактный оптический метод трассерной визуализации micro-PTV (Particle Tracking Velocimetry). Проведено сравнение результатов получаемых методами micro-PTV и micro-PIV (Particle Image Velocimetry), которые используют разные подходы к обработке изображений частиц-трассеров. Исследована структура потока в жидкостях с различной вязкостью. Выделены качественно разные механизмы формирования капель и снарядов в Т-образных микроканалах в зависимости от управляющих параметров и свойств жидкостей. Обнаружено существенное влияние вязкости на топологию течения в снарядах дисперсной фазы. Показано, что при низких отношениях вязкостей дисперсной фазы к несущей (порядка 0.001) возникает деформация межфазной границы, которая приводит к возникновению дополнительных контуров циркуляции.

Шакин О.В. (Санкт-Петербургский Государственный университет аэрокосмического приборостроения)
Крячко А.Ф. (ФГАОУ ВО "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического прибростроения")
Левин Я.Я. (ФГАОУ ВО "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического прибростроения")
Ревунов Г.М. (ФГАОУ ВО "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического прибростроения")
Diagnostics of a hypersonic plasma by the method of its own electromagnetic oscillations of an open resonator with inhomogeneous inclusions

From a theoretical point of view, interest in problems on natural vibrations and problems of excitation of such a class of electrodynamic structures is due to the fact that there are no general rigorous methods for their solution when inclusions in OR have arbitrary shape and properties. In the general case, the analysis of the electrodynamic properties of the inclusion itself is a rather complicated problem. However, the need to solve specific practical issues requires consideration of approximate approaches to solving this class of problems. For various fields of radiophysics, plasma physics, biophysics, etc., studies of the spectral and diffraction characteristics of open resonators (ORs), containing various inhomogeneous inclusions, whose material parameters depend on spatial coordinates or, which is important for physics, are of great interest. plasma, on the frequency parameters of the structure.

Шакин О.В. (Санкт-Петербургский Государственный университет аэрокосмического приборостроения)
Крячко А.Ф. (ФГАОУ ВО "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического прибростроения")
Левин Я.Я. (ФГАОУ ВО "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического прибростроения")
Ревунов Г.М. (ФГАОУ ВО "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического прибростроения")
Spectral characteristics of the plasma-turned open resonator

On the basis of a rigorous mathematical model, we will consider the behavior of the natural frequency and the damping decrement of azimuthal surface waves of the system, a metal waveguide with a narrow slit, inside which a plasma cylinder is located, with the same problem statement and with the same parameters as in [1], and compare results obtained by the approximate perturbation method and the rigorous method. Despite the fact that the resonator diagnostic method is widely used in practice, until now the majority of works on the physical processes of the high-frequency electromagnetic field of an open resonator (OR) by a plasma object located inside the resonator, based on approximate OR models. In this regard, point out the interest in investigating the physical parameters of a plasma-switched OR based on a rigorous mathematical model. Thus, the studies carried out above clearly show that when using open resonators in studying plasma and its diagnostics, there are such values of plasma and OR parameters, at which, for an adequate interpretation of the results obtained, it is necessary to strictly take into account the interaction of natural oscillations of the OR and plasma formation.

Шарикова М.О. (Научн0технологический центр уникального приборостроения РАН)
Визуализация роста трещины для задачи испытания металлических образцов на прочность

В докладе представлен автоматизированный способ контроля роста трещины. При стандартном процессе роста трещины на испытаниях используется только визуальный контроль операторы посредством лупы, что усложняет контроль роста трещины, потому что глазом такие дефекты плохо видны. Для решения данной проблемы предложено использовать метод цифровой корреляции изображений (DIC). Данный метод основан на цифровой обработке изображений. При испытании проводят съемку поверхности образца при различных нагружениях. Особенность в том, что даже если трещину не видно, то можно по деформациям судить о длине дефекта. Данный метод может быть эффективно использован для неразрушающего контроля и диагностики различных деталей, подверженных динамическим нагрузкам, в условиях эксплуатации.