Registered manuscripts

Обухов А.Е. (ФАУ "25ГосНИИ химмотологии Минобороны Российской Федерации")
Применение фемто-, нано- и стационарной спектроскопий для изучения электронных возбуждённых состояний в самосогласованном поле плазмы и фотофизических свойств многоатомных соединений углеводородов, применяемых в авиационной и наземной техники

Для решения фундаментальных и прикладных химмотологических задач, направленных на увеличение эффективности применения многоатомных соединений углеводородов в двигателях в качестве: добавок, присадок и маркирующих агентов (топлив, горючих и смазочных масел) и специальных жидкостей в наземной и авиационной технике в Вооружённых силах Российской Федерации (ВС РФ), изучаются результаты метода атомно-молекулярной спектрально-структурной идентификации: ГХ/МС, рефракции, фурье-ИК, СКРС, ЯМР 1-Н и 13-С, ЭПР, УФ-поглощения и люминесценции (2,6 - 500 К) и другие. Методами квантовой химии ЛКАО-МО ССП расширенное-КВ ЧПДП/C, изучены спектральные свойства и реакции спиновой рекомбинации в основном электронном состоянии (ОСС) и в условиях кинетики образования и дезактивации энергии электронно-колебательного возбуждения (ЭЭКВ) ) в полных спектрах электронных синглетных и триплетных (дублетных и квартетных для ион-радикалов) возбуждённых ридберговских состояний (S*iTjD*nQmElExSt) («элементарный акт») при горении в самосогласованном электромагнитном поле плазмы при УФ- и ИК-лазерных накачках.

Веселов А.С. (НТЦ Уникального Приборостроения РАН)
Методы спектральной визуализации в офтальмологической диагностике на основе акустооптических перестраиваемых фильтровов

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.

Мочалов А.А. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Experimental study of air nonstationary vortexes by PIV

The main objects of study are nonstationary concentrated vortexes, the generation of which is due to the creation of unstable air stratification. Some features of the analysis of experimental images obtained in the study of nonstationary air vortexes by non-contact anemometry using particle images (PIV) are considered. Various cases of visualization of the main vortex funnel are shown. Based on the processed data, it seems possible to construct the distribution of azimuthal velocities in the region of the main vortex funnel. For clarity, the obtained experimental data were superimposed on basic models of vortex structures, the scales, and parameters of which were chosen to achieve the best agreement between the calculation and the experiment.

Мочалов А.А. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Графический анализ результатов визуализации вихревой воронки

Основным объектом исследования является крупномасштабный нестационарный вихрь, полученный в условиях неустойчивой стратификации воздуха. Экспериментальные изображения получены при помощи бесконтактной анемометрии по изображениям частиц PIV. Одним из ключевых условий применения оптических измерительных систем является равномерный засев рабочего участка или измерительной области частицами "трассерами". Построение векторных карт по изображениям трассеров, зачастую затруднительно из-за резкого изменения параметра количественной визуализации Ni (плотность образов частиц). На одном экспериментальном снимке воронки, параметр Ni может отличаться на порядки, а в некоторых случаях принимать нулевые значения, что существенно осложняет нахождение векторных карт. В рамках работы рассматриваются результаты графического анализа и обработки изображений вихревой воронки при помощи пакетов обработки данных Visual Studio (Dantec) и Matlab.

Кукушкин А.Н. (Пензенский государственный университет)
Разработка волоконно-оптического датчика больших угловых перемещений

В работе рассматриваются современные устройства измерения угловых перемещений для стартовой площадки космодрома, принципы их работы, достоинства и недостатки. Выявлены преимущества волоконно-оптических датчиков в сравнении с используемыми в настоящее время электрическими, тросиковыми, потенциометрическими датчиками угловых перемещений. Рассматриваются технические характеристики и объясняются недостатки волоконно-оптических датчиков угловых перемещений (ВОДУП), производимых на данный момент. Предлагается новый волоконно-оптический датчик больших угловых перемещений, в основе принципа действия которого лежит маятник с закрепленной на его подвесе цилиндрической линзой , расположенными между оптическими волокнами двух измерительных каналов, имеющий улучшенные метрологические и конструктивно-технологические характеристики. Предлагается улучшенная версия волоконно-оптического датчика больших угловых перемещений на основе аттенюатора и перспективы внедрения.

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.

Гурьянов А.И. (Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева)
Носкова К.Р. (Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева)
Гурьянова М.М. (Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева)
Экспериментальные исследования структуры течения в камере сгорания ГТД при влиянии несимметричности входной скорости

В работе выполнены исследования влияния структуры течения в камере сгорания (КС) ГТД с учетом несимметричности входного профиля скорости на газодинамическую эффективность основных элементов камеры и величину гидравлических потерь в проточной части. Поток воздуха, поступающий в преддиффузор КС, может иметь несимметричный профиль скорости из-за нестационарного взаимодействия последней ступени компрессора и направляющего аппарата, а также остаточной закрутки потока. Проведены численные расчеты газодинамики камеры сгорания при смоделированной несимметричной входной эпюре скорости при нестационарном режиме течения. Выяснено, что с отклонением от симметричности скорости на входе в диффузоре, возрастают гидравлические потери и ухудшается газодинамическая эффективность в диффузоре, кольцевых каналах и жаровой трубе КС. Определена необходимость в верификации проведенных расчетов экспериментальным методом анемометрии по изображениям частиц (PIV). Для этого спроектирована опытная модель в виде прямоугольной развертки сектора камеры сгорания с продольным сквозным сечением вдоль генератора несимметричности профиля скорости, диффузора и внутреннего и наружного кольцевых каналов для обеспечения попадания лазерного ножа в проточную часть. Представлена методика проведения экспериментов по визуализации структуры потоков в камере с учетом входной несимметричности скорости с помощью системы PIV. Работа выполнена в рамках государственного задания на выполнение фундаментальных научных исследований на 2020 год и плановый период 2021 и 2022 годов (шифр научной темы 0774-2020-0004; номер темы: FSSG-2020-0004; регистрационный номер в ЕГИСУ НИОКТР АААА-А20-120120790010-3).

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.

Боритко С.В. (Научно-технологический центр Уникального приборостроения РАН)
Возможность повышения спектрального разрешения акустооптических спектрометров.

Обоснован метод, позволяющий повысить спектральное разрешение акустооптических спектрометров, использующий дифракцию электромагнитного излучения на акустической волне дважды резко меняющей фазу на длине акустооптической ячейки . В качестве экспериментальной проверки было проведено исследование возможности диагностики драгоценных камней в сложных ювелирных изделиях. При этом измерялся спектр комбинационного рассеяния света на драгоценных камнях не извлекая их из изделия. В результате удалось не только подтвердить возможность достоверной диагностики драгоценных камней, но и обнаружить расщепление основного пика комбинационного рассеяния в самом молодом драгоценном минерале - александрите (этот загадочный камень был найден на реке Токовой около Екатеринбурга и подарен 17 апреля 1834 года на день совершеннолетия будущему императору Александру II, в честь которого и получил название). Зарегистрированное наличие двойного пика комбинационного рассеяния поясняет уникальное свойство александрита – способность изменять цвет от сине-зеленого до красно-фиолетового при незначительном изменении температуры вблизи комнатной.

Губанова Е.А. (ФГУП "ЦАГИ")
Мошаров В.Е. (ФГУП "ЦАГИ")
Радченко В.Н. (ФГУП "ЦАГИ")
Разработка метода измерения температуры капель в аэрохолодильной трубе

При исследовании обледенения летательных аппаратов в аэрохолодильной трубе (АХТ) важным параметром является температура переохлажденных капель в набегающем потоке перед моделью. В данной работе предложен метод измерения температуры капель в АХТ с помощью индуцированной лазером двухкомпонентной флуоресценции люминофоров, добавленных в воду. Для возбуждения люминесценции использовался непрерывный лазер с длиной волны 457нм. В качестве опорного люминофора, люминесценция которого не зависит от температуры, рассматривались Флуоресцеин и Родамин-110, а в качестве чувствительного к температуре люминофора использовался Родамин-С. По измерениям спектров на флуориметре при различных температурах (от 20 до -60С) была выбрана оптимальная концентрация люминофоров, определены оптимальные фильтры для регистрации опорного и чувствительного каналов и рассчитаны калибровочные кривые. Лучшая чувствительность по температуре составила 1.5%/С. Рассчитана теоретическая зависимость интенсивности люминесценции от размера капель, обусловленная эффектом поглощения излучения опорного люминофора чувствительным и самопоглощением чувствительного люминофора. В эксперименте в АХТ предполагается лазерное излучение развертывать в плоскость, а интенсивность люминесценции регистрировать двумя монохромными ПЗС камерами с соответствующими светофильтрами.

Смирнов В.И. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Формулы для оптимальных оценок поляризационных параметров стокса при аддитивно-мультипликативном шуме

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.

Смирнов В.И. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ')
Параметрическая идентификация и компьютерная визуализация измерений полей турбулентных параметров в струе жидкости

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).

Прохоров В.Е. (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук)
Оптическая и акустическая регистрация нестационарных газовых пузырей при столкновении капли с поверхностью воды

Газовые пузырьки в водной среде – предмет интенсивных исследований, фундаментальных и прикладных, особенно в областях, связанных с подводными акустическими шумами, процессами обмена на границе "океан-атмосфера", технологиями транспортировки природного газа под водой. На практике важное значение имеет дистанционная акустическая идентификация геометрических параметров пузырей. Распространенный метод основан на уравнении механических осцилляций Рэлея-Плессета для сферического пузырька и вытекающего соотношения между частотой и радиусом. Начальной стадии формирования, когда форма пузырька далека от сферической, формально удовлетворяет модифицированное уравнение, записанное относительно текущего объема. Однако его экспериментальная проверка сильно затруднена, поскольку современными оптическими методами весьма сложно измерить быстро меняющийся объем объекта неправильной формы. В работе проведены эксперименты, в которых выделены пузыри, обладающие на стадии формирования осевой симметрией, что позволило вычислить текущий объем. Оптическая регистрация проведена высокоскоростной видеокамерой, акустические сигнала измерены широкополосным гидрофоном. Совместной обработкой видео- и акустических данных выделены осцилляции объема пузырей и сопутствующих акустических сигналов с хорошим совпадением по частоте и фазе.

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.

Борисович Б.А. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук)
Зинин П.В. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук)
Булатов М.Ф. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук)
Получение графитоподобного нитрида углерода для применения в оптических целях

Графитоподобный нитрид углерода – флуоресцентный 2D материал отличающиеся своей инертностью по отношению к агрессивным средам (концентрированных щелочах, спиртах и неорганических кислот) и сохраняющий свои люминесцентные свойства при повышенной температуре вплоть до 400°C. Были получены сферические частицы g-C3N4, а также композиты с оксидом алюминия и оксидом титана. Синтез g-C3N4 происходил при происходил при повышенной температуре без доступа воздуха из меламина. Оценен относительный квантовый выход полученных материалов и факторы влюящие на флуоресценцию, а тажке возможность прикладного применения в качестве флуоресцентных меток и использовании в светодиодах. Графитоподобный нитрид углерода имеет большой потенциал в использовании в качестве флуоресцентных меток при исследовании потоков и биозондировании.

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.

Бурмак Л.И. (Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН)
Особенности акустооптической фильтрации в схемах низкокогерентной интерферометрии с регистрацией в спектральной области

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.

Губарев А.П. (ООО «НПП ВИЧЕЛ»)
Кузнецов А.С. (Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана)
Одиноков С.Б. (Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана)
Шалыгин А.Н. (Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова)
Сарычев А.К. (Институт теоретической и прикладной электродинамики Российской Академии Наук)
Иванов А.В. (Институт теоретической и прикладной электродинамики Российской Академии Наук)
Смык А.Ф. (ООО «Джеймс Ривер Бранч»)
Скрытая маркировка голограмм и защищаемых ими документов

Рассмотрены оригинальные методы защиты голографической продукции от подделки. Проведена оценка технологии маркировки голограмм и ее регистрации, осуществляемых либо визуальными способами, либо с помощью машиночитаемых компьютеризированных оптико-электронных средств. Проведен их сравнительный анализ. Предложен способ маркировки изделий, в том числе защитных голограмм, с помощью специальных идентификационных меток, обладающих способностью скрытного размещения на поверхности или внутри изделий, выполненных на различных основах. Метка с толщиной менее 1 микрона, в зависимости от типа защищаемого изделия, может быть выполнена либо на подложке произвольной формы, либо непосредственно на изделии. Работа таких меток основана на возбуждении металл-диэлектрических плазмонных резонансов и вызванном этими резонансами эффекте гигантского комбинационного рассеяния света.

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.

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)
Разработка методики и средств сонографического исследования сердечно-сосудистой системы малых организмов in vivo

В данной работе была разработана методика исследования и визуализации деятельности сердечно-сосудистой системы малых организмов in vivo с помощью высокочастотного ультразвукового сканера. Особенностью данного экспериментального стенда является наличие микроскопа, позволяющего регистрировать оптические изображения объекта совместно с ультразвуковыми сигналами. Было показано, что оптические и ультразвуковые изображения способны отразить динамику внутренних процессов в организме. Видео-регистрация позволяет наблюдать работу отдельных частей сердечно-сосудистой системы и определять фазы сердечного цикла. Основываясь на сведениях о моментах сокращения сердца, была проведена синхронизация ультразвуковых данных и визуализация работающего сердца. Эффективность разработанной методики и работы установки была продемонстрирована на примере исследования эмбриона рыбы Danio rerio в предличиночной стадии развития. В результате совместной обработки синхронно регистрируемых ультразвуковых и видео данных была произведена ультразвуковая визуализация потоков крови в области сердца эмбриона и движение его отдельных частей. Были получены изображения стенок сердечной камеры, предсердия и створок клапана, выделены отклики от движущихся элементов крови. Была произведена оценка формы и размеров сердца в различные фазы его работы, получено пространственно - временное распределение скорости крови.

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.

Цатурян Н.В. (Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет))
Маношкин Ю.В. (Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет))
Investigation of generation of ionic wind in positive sliding resistive barrier discharge (RBD) in air under normal conditions

Over the past two decades, dielectric barrier discharge (DBD) has been actively studied for the capability to control flow processes in aerodynamics. Despite active research, the physical processes occurring in the DBD remain unexplored. At the same time, the main drawback of DBD is the complex in space and non-stationary in time behavior of carriers of different signs, since DBR does not allow to work with direct current. Recently, a method to replace the dielectric barrier with a resistive one has been proposed. That allows to simplify experimental studies of discharge parameters for carriers of different polarities. Simultaneously, it is possible to create a gas flow sliding along the barrier surface in the direction of electrode. It is known that the corona discharge (CR) and DBD at atmospheric pressure are filamentary. The visual characteristics of the current filament differ significantly for negative and positive modes. In a negative discharge, the glow is observed only in the ionization zone and in a positive discharge the entire filament glows. In this paper, a positive sliding resistive barrier discharge (RBD) is used to study the electrical and gas dynamic characteristics, in which the needle is mounted on a flat silica glass. The tip of the needle is located strictly on the border of the dielectric and the barrier to create a horizontal section of the current filament.

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)
Мухин Д.Г. (Институт Теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет)
Степанов К.И. (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

Высоких Ю.Е. (Научно технологический центр уникального приборостроения РАН)
Комбинация методов магнитооптической и атомно-силовой микроскопии для изучения топографии магнитной доменной структуры материалов с высоким пространственным разрешением.

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 для проведения 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.

Скрипаль А.В. (Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского)
Джафаров А.В. (Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского)
Добдин С.Ю. (Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского)
Щедринов М.П. (Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского)
Инкин М.Г. (Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского)
Анализ кровотока артериальных сосудов по спектру автодинного сигнала лазерного интерферометра

В работе представлены результаты исследования кровотока артериальных сосудов по Фурье-спектру автодинного сигнала полупроводникового лазерного автодина. Установлены особенности применения оконного преобразования Фурье: применение различных типов и ширины окон. Проведён сравнительный анализ предлагаемого решения и метода сфигмографии путем вычисления коэффициента корреляции между производной, полученной дифференцированием сфигмографического сигнала, и зависимостью от времени частоты оконного преобразования Фурье с максимальной амплитудой. Для реализации предлагаемого метода разработан программно-аппаратный комплекс, который позволяет одновременно регистрировать сигнал от сфигмографа и лазерного автодина, выполнять предварительную обработку сигнала, вычислять коэффициент корреляции. Проведены экспериментальные исследования кровотока артериальных сосудов на группе молодых людей в возрасте 18-22 лет. Обсуждаются полученные закономерности и особенности исследований.

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.

Отмахов С.В. (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана )
Филиновский А.В. (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана )
Коррекция режима работы сети Хопфилда при восстановлении искажённых образов

В настоящей работе исследуется возможность построения области асимптотической устойчивости для системы дифференциальных уравнений, соответствующих нейронной сети Хопфилда. Как известно, нейронная сеть Хопфилда является одной из моделей ассоциативной памяти и используется в качестве инструмента решения задач распознавания образов и восстановления искажённых изображений. В силу того, что соответствующая дискретной модели сети Хопфилда система дифференциальных уравнений имеет асимптотически устойчивую точку покоя, эволюция сети происходит в направлении одного из положений равновесия, являющегося одновременно локальным минимумом функции Ляпунова системы. При этом, в режиме работы сети возможны ситуации, когда достигнутое устойчивое состояние нейронной сети не соответствует ожидаемому выходу. В данной работе анализ этой ситуации проводится путём построения области асимптотической устойчивости с помощью так называемых R-операций. Теория R-функций, устанавливающая связь между действительнозначными и булевыми функциями, была не так давно с успехом применена к исследованию устойчивости особых точек систем дифференциальных уравнений. На основе уже существующих методов построения области асимптотической устойчивости, а также наглядных геометрических свойств R-операций предложен способ корректировки алгоритма работы нейронной сети Хопфилда.

Гузеев А.С. (ФГУП Крыловский государственный научный центр)
О вихревом следе за колеблющимся крылом

В вертикальной гидродинамической трубе с прозрачным рабочим участком проведена серия исследований структуры вихревого следа за крылом, установленным под различными углами атаки в стационарном положении, а также при совершении им периодических колебаний с изменением угла атаки и при плоско-параллельном перемещении в направлении перпендикулярном направлению натекающего потока. Вертикальная гидродинамическая труба имеет рабочий участок с поперечным сечением 15х15 см и длину 60 см. В исследованиях использовано симметричное крыло соответствующее спинному плавнику дельфина афалина. Исследования проведены с использованием методов визуализации потока с помощью подкрашенной жидкости, водородных пузырьков и воздушных пузырьков. Проведен анализ картин течения и установлены некоторые закономерности структуры вихревого следа. Получены фотографии и видео фрагменты визуализированных течений.

Гузеев А.С. (ФГУП Крыловский государственный научный центр)
Вертикальная гидродинамическая труба на службе Морского флота России

Представлен обзор результатов экспериментальных исследований вихревых и отрывных течений возникающих над палубами морских судов и вблизи инженерных конструкций. Большая часть исследований выполнена на моделях в вертикальной гидродинамической трубе с использованием методов визуализации течений. Рабочий участок сечением 150х150 мм и длиной 600 мм. Отрывное обтекание конструкций сопровождается образованием вихревых течений в зоне отрыва потока и в следе за ней. Вихри, возникающие в отрывной зоне, создают возвратные течения, неблагоприятно влияющие на человека и технические средства. На морских судах дым часто начинает циркулировать в отрывных зонах и попадает через воздухозаборные шахты в жилые помещения и энергетические установки. В районе взлетно-посадочных площадок судов ледового плавания вихревые потоки создают неблагоприятные условия для эксплуатации авиационной техники. За отрывной зоной часто возникает вихревая дорожка с периодическими вихрями противоположного направления вращения, что вызывает переменные силы и вибрацию, как самой конструкции, так и объектов попавших в зону следа. Периодические вихри могут вызвать выход из строя палубных конструкций и выступающих частей корпуса судна. Для наземных сооружений разрушение высотных зданий, мостов и других объектов. Предложены технические решения позволяющие управлять течениями в отрывных зонах и следе, улучшающие обитаемость и условия эксплуатации морской техники.

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)
Application of thermography to visualize the dynamics of adsorbed surfactant layers in hydrodynamic problems with temperature inhomogeneities.

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.

Лобасов А.С. (Институт Теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН)
Дектерев Д.А. (Институт Теплофизики СО РАН)
Божеева Д.М. (Сибирский Федеральный Университет)
Дектерев А.А. (Институт Теплофизики СО РАН)
Платонов Д.В. (Сибирский Федеральный Университет)
Исследование обтекания крыловых профилей, движущихся по круговой траектории, с использованием оптических методов диагностики и CFD моделирования

Крыловые профили, движущиеся по круговой траектории, нашли применение в ветро- и гидроэнергетике, судовых движителях Фойта-Шнайдера, а также в последнее время наблюдается их применение в циклоидальных движителях летательных аппаратов. Аэродинамика движущихся профилей имеет ряд отличительных особенностей от аэродинамики стационарных крыльев, и потому требует отдельного внимания. В работе проведено исследование обтекания крыловых профилей различной геометрии, стандартные крыловые профили NACA0016, NACA0020 и крыловой профиль с волнистой структурой поверхности, движущихся в гидродинамическом лотке по круговой траектории. Экспериментальное исследования обтекания крыловых профилей основано на анализе мгновенных пространственных реализаций скорости, зарегистрированных с использованием метода анемометрии по изображениям частиц (PIV, англ.: Particle Image Velocimetry). Результаты экспериментальных исследований были использованы для верификации численной модели, основанной на URANS подходе. Использование современных методов оптической диагностики и верифицированного численного моделирования позволило получить достоверную информацию об особенностях обтекания крыловых профилей разной геометрии, движущихся по круговой траектории при различных углах атаки.

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.

Гурьянов А.И. (Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева)
Клюев А.Ю. (ФГБОУ ВО РГАТУ имени П.А. Соловьева)
Численное исследование влияния масштабного фактора на процесс горения диффузионных и предварительно-перемешанных струй

Развитие высокоэффективных технических устройств формирует тенденцию создания аккумуляторных батарей высокой емкости. Наиболее распространенные, литий-ионные аккумуляторы, обладают низкой энергетической плотностью 200 Втч/кг для продолжительной работы портативных технических устройств с высоким энергопотреблением. Альтернативу таким аккумуляторам смогут составить батареи, в качестве источника энергии которых используется углеводородное топливо, значение энергетической плотности которого в 60-70 раз выше. Принцип действия аккумуляторов, использующих энергию углеводородного топлива основан на том, что в результате реакции горения, химическая эксергия топлива преобразуется в тепловую энергию, а затем в электрическую или механическую. Создание таких устройств требует разработки микрокамер сгорания и изучения особенностей процесса горения на пространственных масштабах менее 10^(-3) м. В работе представлены результаты численных исследований влияния масштабного фактора на процесс горения и структуру пламени. Расчеты выполнены для диффузионных и предварительно-перемешанных топливно-воздушных струй на пространственных масштабах: 10^(-2);10^(-3);10^(-4) м. Получены характеристики распределения термохимических и газодинамических параметров по длине рабочей области.

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.

Зинин П.В. (Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук)
Быков А.А. (Научно-Технологический Центр Уникального Приборостроения Российской Академии Наук)
Булатов К.М. (Научно-Технологический Центр Уникального Приборостроения Российской Академии Наук)
Компенсация аберраций в ячейках высокого давления при измерении температуры методом акустооптической видеоспектрометрии

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.

Хасанов И.Ш. (Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН)
Использование Фурье-преобразований спекл-картин для повышения качества фантомных изображений

Метод фантомных изображений (ФИ, ghost imaging) позволяет получать изображение объекта с помощью однопиксельной камеры. Изображение объекта восстанавливается вычислением функции корреляции второго порядка между известным распределением интенсивности света, освещающего объект, и сигналом однопиксельного приёмника. Таким образом суть метода заключается в использовании в качестве зондирующего поля модулированного освещения. Наиболее удобно использовать для модуляции света специальные устройства - пространственные модуляторы света. Однако такие устройства доступны не для всех диапазонов спектра электромагнитного поля. В частности, в среднем и дальней инфракрасной (ИК) и терагерцовой области спектра более доступным способом модуляции света является генерация спекл-картин. Однако, техническое несовершенство камер (их низкая чувствительность) и источников излучения (в частности, короткая длина когерентности) приводят к снижению контраста наблюдаемых спеклов, что в свою очередь ведёт к пониженному контрасту восстановленного ФИ. Основываясь на свойстве линейности преобразований в методе ФИ, мы предлагаем использовать Фурье-образы спеклов для восстановления ФИ, что позволяет повысить контраст. Данное преобразование, в частности, позволит повысить вертикальную разрешающую способность в случае применения метода ФИ в микроскопии поверхностного плазмонного резонанса.

Хасанов И.Ш. (Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН)
Анисимов А.В. (Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН)
Влияние аберраций оптических систем на взаимнокорреляционные свойства спекл-структур

Спеклы крайне чувствительны к малейшим внешним изменениям среды, благодаря чему спекл-структуры содержат в себе статистическую информацию о взаимодействии света с веществом. Спекл-модулированные оптические поля используются во многих методах, таких как спекл-интерферометрия, оптические потоки, фантомные изображения и т.д. Однако крайне неустойчивый стохастический характер спекл-структур затрудняет их передачу и обработку. Так при построении изображения спекл-картины различные типы аберраций в оптических системах приводят к различной степени декорреляции с невозмущённой спекл-картиной в свободном пространстве. В докладе будут рассмотрены основные типы фазовых искажений и их влияние на передачу спекл-сигналов. Результаты исследования могут быть использованы для оптимизации оптических систем, в которых спеклы играют значительную роль, и в частности в фантомной микроскопии поверхностного плазмонного резонанса.

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.

Знаменская И.А. (Московский Государственный Университет им. Ломоносова)
Кули-заде Т.А. (Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова)
Сысоев Н.Н. (Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова)
Галерея визуализации потоков физического факультета МГУ

Собрана база данных цифровых научных изображений и анимаций потоков газа, жидкости, плазмы, многофазных сред, полученных панорамными методами на физическом факультете МГУ в 1965-2020гг. В интернете на сайте http://molphys.phys.msu.ru/galery/ размещена открытая для свободного доступа цифровая галерея потоков, визуализированных различными методами. В галерею вошли: визуализациии потоков объемным наносекундным разрядом при его инициировании в газодинамическом канале; теневая цифровая съемка динамики взрывных и ударных волн в ударной трубе, и инициированных импульсными разрядами; девятикадровая съемка свечения плазмы с экспозицией от 100 нс; численная визуализация PIV полей скорости за ударными волнами, теневые, интерферометрические снимки, термографические изображения тепловых потоков и др. Проведена систематизация и дано краткое описание изображений и фильмов, помещенных в галерею: объект и метод регистрации, параметры регистрации. Сформирована компьютерная сеть для сбора и хранения баз данных по цифровым изображениям и анимациям потоков. Создана первичная галерея фотографий и видео по материалам научных работ, выполненных в МГУ, в том числе из архивов. Обнародовано описание изображений и анимаций. Галерея включает более 100 оригинальных изображений и научных анимаций потоков, полученных с использованием цифровой аппаратуры либо оцифрованных изображений, собранных в анимации. Также размещены примеры визуализации результатов двумерного и трехмерного численного моделирования течений.

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)
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.

Карякин Ю.Д. (ООО "Интеллектуальные технологии мониторинга", г.Москва)
Использование теневого метода для регистрации воздушных потоков камерой видеонаблюдения

Теневой корреляционный метод эффективно используется для измерения параметров движения воздушных потоков при помощи камеры. Чувствительность метода зависит от точности измерений корреляционных сдвигов элементов каждого изображения относительно опорного изображения, которая в свою очередь в известных методах обработки обратно пропорциональна пространственному разрешению камеры и кратна размеру пикселя камеры. Рассмотрена новая технология быстрого вычисления корреляционных сдвигов фрагментов изображения с погрешностью в сотые доли пикселя (при хорошем освещении и мелкозернистой структуре фона), что позволяет существенно увеличить чувствительность метода. Экспериментальные исследования показали возможность регистрации естественных потоков воздуха на обычном фоне при помощи стандартной камеры видеонаблюдения. Экспериментально доказана высокая эффективность обнаружения бесконтактного увеличения воздушного потока вследствие движения человека или возгорания, что позволяет обнаружить аномальное состояние охраняемого объекта даже если источник аномалии находится за пределами зоны видимости камеры видеонаблюдения.

Сцепуро Н.Г. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Ковалев М.С. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Красин Г.К. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Гриценко И.В. (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Инструментальная погрешность цифрового датчика волнового поля

Измерение и оценка формы волнового фронта световых пучков являются традиционными задачами прикладной оптики и лазерной физики, а также востребованы в бурно развивающейся биофотонике. Такие прецизионные измерения необходимы при визуализации биологических микрообъектов, при контроле и управлении состоянием оптических систем средствами активной и адаптивной оптики, при передаче и приеме информации через турбулентные среды, при оптическом атмосферном мониторинге, в крупногабаритных высокоразрешающих наземных астрономических телескопах, офтальмологии и т.д. Кроме того измерения необходимо осуществлять в реальном времени с низкой погрешностью и высоким пространственным разрешением. Как известно, форма волнового фронта непосредственно связана с пространственным распределением фазы волны. Однако современный уровень технического развития не позволяет осуществлять прямые измерения фазы световой волны. Поэтому в основе большинства работ лежит рассмотрение датчиков волнового фронта, где осуществляется преобразование распределения фазы волны в фиксируемое фотоприемниками распределение интенсивности и последующий пересчет сигналов от фотоприемников в фазовые искажения волны (вычисление локальных фазовых искажений или волновых аберраций). При этом существует несколько классических типов датчиков, у которых преобразование распределения фазы в фиксируемое фотоприемниками распределение интенсивности основано на принципах оптической интерферометрии или геометрической оптики. Принцип работы одной группы датчиков основан на интерферометрических методах. И хотя эти методы позволяют проводить прецизионные измерения фазы, они обладают высокой чувствительностью к флуктуациям (влияниям) окружающей среды (например, механическим вибрациям и изменениям температуры), а также требуют наличия опорного пучка (что не всегда возможно реализовать), не позволяя получать компактную измерительную систему для большинства приложений. В качестве альтернативы возникла вторая группа датчиков, основанных на методах, задача которых состоит в восстановлении той же информации без использования опорного пучка. Представленная авторами работа направлена на развитие таких методов измерения пространственных распределений комплексной амплитуды когерентных световых пучков и основана на использовании компьютерного голографического синтеза и алгоритмов математической оптимизации.

Владмимров 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.

Владмимров А.П. (Уральский Федеральный Университет, Институт машиноведения УрО РАН, Екатеринбургский институт вирусных инфекций предприятия Вектор Роспотребнадзора)
Спекл-диагностика турбулентного потока

В настоящее время имеются различные методы изучения турбулентных течений, имеющие свои преимущества и недостатки, задача определения параметров турбулентных течений в режиме реального времени не является окончательно решенной. В связи с этим разработка новых методов диагностики турбулентных течений является актуальной задачей. Целью доклада является ознакомление участников конференции с новым оптическим методом, потенциально пригодным для послойного определения с пространственным разрешением порядка линейного разрешения линзы среднего значения, дисперсии, времени корреляции, временной автокорреляционной и спектральной функции показателя преломления (плотности, температуры) среды. В начале кратко рассматривается модель объекта и теория метода. Затем обсуждается опыт, поставленный для апробации метода. В эксперименте турбулентное течение создавалось путем включения бытового паяльника с жалом конической формы, закрепленного вертикально. Рассматриваются зависимости цифрового значения интенсивности от времени в разных пикселях плоскости изображения потока, обсуждаются особенности сигналов на стадиях ламинарного, турбулентного, стационарного и нестационарного течения. Рассматриваются временные автокорреляционные функции интенсивности излучения на разных участках потока. Обсуждаются процедура выделения сигналов, характеризующих изменения показателя преломления с разной скоростью, методика определения дисперсии и времени корреляции показателя преломления среды на разных участках вдоль поперечного сечения потока. Сделан вывод о несовершенстве опыта и о необходимости устранения выявленных недостатков установки для получения полной количественной информации о параметрах турбулентного течения.

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.

Дмитриев А.С. (Национальный исследовательский университет 'МЭИ' )
Жуков А.А. (Национальный исследовательский университет "МАИ")
О дезинфекции контактных поверхностей широкополосным электромагнитным излучением

Рассмотрены проблемы дезинфекции контактных поверхностей широкополостным электромагнитным излучением. Показано, что применение мощных светодиодов с рабочими длинами волн 240-265 нм, 315-390 нм, 400-480 нм и 900-3000 нм приводит к синергетическому эффекту при воздействии на грибки, бактерии и вирусы, эффективно снижая их активность и сокращение времени активных мутаций. Изучены особенности применения оптических линз для повышения эффективности воздействия, вариация плотности мощности излучения, а также активизация воздействия при использовании наноматериалов, в частности, графеновых покрытий. Приведены примеры разработки дизайна устройств дезинфекции для дверных ручек, поручней, ручек тележек и т.д. в магазинах, супермаркетах и клиниках, особенности их применения в автоматизированном режиме с применением датчиков присутствия людей и животных. Рассмотрены математические модели воздействия электромагнитного излучения и синергетического эффекта на микрофлору и клеточные структуры на основе генерации под действие указанного выше электромагнитного излучения озона и синглетного кислорода.

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.