Preview

Доклады БГУИР

Расширенный поиск

Научный журнал «Доклады БГУИР» издается с 2003 г. Белорусским государственным университетом информатики и радиоэлектроники. Для опубликования в журнале принимаются оригинальные статьи на русском и английском языках. Статьи подлежат обязательному рецензированию. 

Текущий выпуск

Том 19, № 4 (2021)
Скачать выпуск PDF

ЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКА 

5-12 314
Аннотация

Тепловые трубы предназначены для эффективного отвода тепла от нагревающихся элементов и позволяют снижать температуру различных приборов. Тепловые трубы с капиллярными пористыми структурами предназначены для работы в условиях неблагоприятного действия сил тяжести. Основными их достоинствами являются высокая теплопередающая способность, а также способность удержания теплоносителя в капиллярно-пористой структуре при динамических силовых нагрузках. Цель работы – исследование процесса получения капиллярно-пористых материалов из металлических порошков для тепловых труб с повышенной эффективностью с использованием метода вибрационного формования. В статье обоснована актуальность создания тепловых труб из металлических порошков, приведены сведения о влиянии краевого угла смачивания, поверхностного натяжения и капиллярного давления на теплопередающую способность тепловой трубы. Показано, что для эффективной работы тепловой трубы необходимо создать такую капиллярную структуру пористого материала, которая одновременно могла бы обеспечить высокую скорость движения теплоносителя и его подъем на заданную высоту. Удовлетворить вышеуказанные требования возможно созданием капиллярной структуры методами порошковой металлургии путем оптимизации распределения размеров пор. При этом наиболее перспективным представляется способ формования при наложении на форму с порошком вибрационных колебаний. Получить необходимое порораспределение данным способом можно путем правильного выбора размеров частиц, формы, а также параметров вибрации. Это позволяет обеспечить заданную укладку частиц по размерам, определяющую плотность их укладки, размер пор, извилистость и длину поровых каналов. Исследовано распределение максимальных размеров пор по толщине образцов, полученных из порошков различного гранулометрического состава с применением вибрации. В результате разработан процесс получения капиллярных структур методом вибрационного формования металлических порошков в зависимости от размеров частиц порошка, амплитуды и частоты вибрации. Показано, что данным методом можно обеспечить заданное порораспределение капиллярной структуры для тепловых труб, что позволяет повысить их теплопередающую способность.

13-20 205
Аннотация

В работе предложена гистограммная оценка плотности вероятности на основе нечеткой принадлежности данных интервалу группирования. Приведена методика построения гистограммной оценки с применением гистограммного сглаживающего фильтра. Описана методика построения такого фильтра. Установлен основной параметр фильтра – коэффициент статистической взаимосвязи между количеством данных, попавших в интервал группирования при единичной функции включения и при подходе с использованием функции принадлежности. Применение итерационной процедуры для гистограммного фильтра позволяет обеспечить большую «сглаженность» гистограммы. Результаты моделирования показывают эффективность применения гистограммного фильтра для разных объемов данных. При этом становится некритичным выбор числа интервалов группирования для «правильного» распознавания плотности вероятности. Гистограммный фильтр является простым инструментом, который легко может быть встроен в любой алгоритм построения гистограммных оценок.

21-27 128
Аннотация

Рассматривается метод обработки цифрового изображения, обеспечивающий эффективную передачу,  перераспределение  и  хранение  видеографической  информации  аэрокосмического экологического мониторинга. Требование повышения эффективности мониторинга при необходимости выполнения регулярного контроля изменений в поле изображений наблюдаемого объекта особенно актуально при описании пространственно совмещенных наборов изображений, полученных после многозональной, многовременной и многополяризационной съемки. Во многих приложениях дистанционного зондирования эффективность обработки отражает степень снижения объемов передаваемой,  описываемой,  анализируемой  и  хранимой  видеографической  информации. Представляется вычислительный процесс обработки цифровых снимков на основе координатной схемы съемки. Метод может применяться для выполнения процедуры дешифрации снимков с целью решения задачи классификации объектов интереса, анализа изображений. В качестве дешифровочных признаков использовались такие характеристики бинарных объектов, как пространственная граница и контур. Эти признаки позволяют описать форму объекта, его геометрические параметры, осуществить поиск изображений с определенными пространственными структурами. Метод обработки реализуется путем выполнения эффективных алгоритмов кодирования изображения на дискретной сетке посредством цепного кода и спектрального кодирования на основе быстрого дискретного преобразования Хартли. Результат обработки сводится к минимизации количества таких базовых вычислительных операций, как умножение, сложение, пересылка, а также к уменьшению временной и емкостной сложности программы, снижению избыточности исходных данных. Приводится пример эффективного представления и описания сегментированного изображения объекта. Предложенный метод позволяет расширить технические возможности более эффективной передачи и обработки изображений для решения задач в области дистанционного зондирования.

28-36 100
Аннотация

Используется биологическая обратная связь на основе электродермальной активности кожи как метод оптимизации функционального состояния машинистов и помощников машинистов локомотивных бригад. Качественный межрейсовый отдых машинистов локомотивных бригад обеспечивает сохранение здоровья, охрану труда и более высокие показатели профессионально важных психофизиологических качеств, необходимых для успешного выполнения деятельности по управлению локомотивом. Целью данной работы является определение характера зависимости между релаксационными способностями машинистов локомотивных бригад и их профессионально важными психофизиологическими и личностными качествами. Эксперимент проведен на базе кабинета психологической службы Моторвагонного депо города Минска. В качестве оборудования для БОС-тренинга был использован персональный компьютер и аппаратно-программный комплекс NeuroDog. Выполнен факторный анализ первичных эмпирических данных испытуемых, которые успешно выработали навык релаксации. Факторный анализ проведен с помощью метода главных компонент и метода Варимакс исходных в пакете Statistica 10.0. Результаты выполненного анализа позволили определить структуру психофизиологических и личностных качеств машинистов локомотивных бригад, а также степень их влияния на успешную выработку навыка релаксации. Полученные результаты в дальнейшем будут использованы для разработки методики обучения машинистов навыкам релаксации в соответствии с их индивидуальными характеристиками и алгоритмами ее реализации в контексте аппаратно-программного комплекса УПДК-МК, используемого психологической службой Белорусской железной дороги для мониторинга текущего состояния функциональных систем машинистов локомотивных бригад.

37-42 74
Аннотация

Генераторы случайных чисел необходимы для работы систем криптографической защиты информации. В сфере защиты информации для корректного применения генератора необходимо, чтобы его выходная последовательность была неотличима от равномерно распределенной случайной последовательности. Для того чтобы в этом убедиться, необходимо провести тестирование выходной последовательности генератора с помощью различных наборов статистических тестов, таких как Dihard и NIST. Целью данной работы является тестирование опытного образца аппаратного генератора случайных чисел. Генератор построен на основе шумового диода ND103L и на выходе имеет случайную цифровую последовательность двоичных чисел. В опытном образце присутствует возможность регулирования величины обратного тока через шумовой диод, а также задания периода снятия данных, т. е. частоты генерации данных. В ходе работы с генератора был снят ряд последовательностей случайных чисел при различных значениях обратного тока через шумовой диод, периода снятия данных и температуры окружающей среды. Полученные последовательности были протестированы с помощью набора статистических тестов NIST. После анализа результатов тестирования был сделан вывод, что генератор относительно стабильно работает в некотором диапазоне исходных параметров, при этом ухудшение качества работы генератора за пределами этого диапазона связано с техническими характеристиками шумового диода. Также был сделан вывод, что исследуемый генератор применим в определенных приложениях, и для улучшения стабильности работы можно осуществить его доработку как в аппаратной части, так и программной. Результаты данной работы могут быть полезны разработчикам аппаратных генераторов случайных чисел, построенных по схожей схеме.

43-51 80
Аннотация

Анализируется эффективность применения классических неразрушающих тестов для тестирования запоминающих устройств (ЗУ) и их основные недостатки, среди которых выделяют большую временную сложность и низкую диагностическую способность. Определяется понятие двойной адресной последовательности 2A и приводятся примеры их формирования на базе счетчиковых адресных последовательностей и последовательностей кода Грея. Синтезируется базовый элемент неразрушающих тестов с применением двойных адресных последовательностей и исследуются его обнаруживающая и диагностическая способности для различных неисправностей ЗУ. Приводятся два новых неразрушающих теста ЗУ March_2А_1 и March_2А_2, для которых оценивается их временная сложность и эффективность обнаружения неисправностей ЗУ. Показывается существенно меньшая временная сложность предложенных тестов и высокая диагностическая способность по сравнению с классическими неразрушающими тестами.

52-60 73
Аннотация

Для уменьшения стоимости, времени проектирования и испытаний радиационно-стойких аналоговых интегральных микросхем часто применяют базовые структурные и базовые матричные кристаллы. Одним из таких базовых матричных кристаллов является МН2ХА030, использующий в качестве активных элементов биполярные и полевые транзисторы, управляемые p-n-переходом. Целью статьи является оценка влияния проникающей радиации на статические параметры операционного усилителя OAmp2 и компараторов ADComp1 и ADComp3, изготовленных на базовом матричном кристалле МН2ХА030. Приведены результаты измерений основных параметров аналоговых компонентов после воздействия гамма-квантов 60Co с поглощенной дозой до 700 крад и флюенса быстрых электронов до 2,9·1015 эл./см2 с энергией 6 МэВ. Как следует из результатов измерений, операционный усилитель OAmp2 обеспечивает удовлетворительный уровень основных статических параметров (входной ток, напряжение смещения нуля, коэффициент усиления напряжения) при флюенсе быстрых электронов до 3,7·1014 эл./см2 с энергией 6 МэВ. При флюенсе быстрых электронов больше 1015 эл./см2 происходит спад коэффициента усиления напряжения и рост напряжения смещения нуля. Последнее может быть вызвано уменьшением эффективности встроенной в операционный усилитель обратной связи по синфазному сигналу при значительном спаде коэффициента усиления базового тока биполярных транзисторов. Все изученные аналоговые компоненты обеспечивают удовлетворительный уровень основных статических параметров при флюенсе быстрых электронов до 3,7·1014 эл./см2 с энергией 6 МэВ и поглощенной дозе гамма-квантов 60Co не менее 700 крад. Предполагается, что стойкость OAmp2, ADComp1, ADComp3 к воздействию гамма-квантов 60Co существенно выше и требует дальнейшего изучения. Разработанные аналоговые компоненты могут найти применение в устройствах считывания сигналов, необходимых в аналоговых интерфейсах датчиков космического приборостроения и ядерной электроники.

61-69 74
Аннотация

Рассматривается задача сегментации полутоновых изображений, при которой выделяются области локальных максимумов и минимумов (экстремумов) с монотонным изменением яркости пикселей от локальных экстремумов к границам областей. Для решения данной задачи предложена математическая модель и разработан алгоритм сегментации на основе встречного волнового выращивания областей локальных экстремумов. Разработанный алгоритм отличается от известных алгоритмов сегментации использованием множества порогов яркости (по числу областей), изменяющихся на единицу в каждом цикле, начиная от значений локальных экстремумов, с учетом увеличения или уменьшения яркости для выбора смежных пикселей, присоединяемых к областям, образованным от этих локальных экстремумов. Алгоритм обеспечивает большее отклонение яркостей пикселей от среднего значения в пределах области по сравнению с известными алгоритмами сегментации. Это не позволяет оценивать его эффективность с помощью известных показателей, основанных на дисперсии яркости в пределах области. В этой связи предложены оценки монотонности изменения яркости областей на основе кратчайших расстояний от каждого пикселя области до соответствующего локального экстремума по маршрутам, определяемым максимальным увеличением (для области локального максимума) или уменьшением (для области локального минимума) яркости пикселей, и учета количества пикселей, прерывающих монотонность изменения яркости сегмента. С помощью данных оценок показано, что предложенный алгоритм обеспечивает сегментацию искусственных и естественных полутоновых изображений с монотонным изменением яркости пикселей в областях локальных экстремумов. Данные свойства позволяют рассматривать разработанный алгоритм в качестве основы для выделения на изображениях текселей, пятен, малоконтрастных объектов.

70-79 64
Аннотация

Представлено алгоритмическое обеспечение для предварительной обработки и дальнейшего анализа изображений микроструктуры металлов, реализующее металлографические методы: сравнение с эталонными шкалами; подсчет зерен на микрошлифе, который используется только для равноосных зерен; подсчет пересечения границ зерен, свободный от данного ограничения; измерения хорд. В качестве исходных данных может использоваться заданное количество цифровых изображений шлифа. Предварительная обработка применяется для удаления шума, выравнивания яркости, улучшения контраста с использованием алгоритма адаптивной эквализации гистограммы с ограничением контрастности, который позволяет улучшить результативность дальнейшего анализа. Далее выполняется сегментация зерен. Для этого используется комбинация методов адаптивной бинаризации, дистанционного преобразования и водораздела. Предусмотрена фильтрация бинарных изображений на основе операций математической морфологии. Для определения границ зерен используется контурный анализ. Представлены результаты исследований, которые проведены на изображениях эталонных шкал, отображающих весь диапазон размеров зерен, и на реальных изображениях микрошлифов. Эксперименты подтвердили высокую результативность работы алгоритмического обеспечения. На основе предложенных алгоритмов разработано программное обеспечение, которое имеет следующие основные функциональные возможности: калибровка для возможности получения реальных размеров зерен; предварительная обработка изображений в автоматическом или ручном режимах; анализ для определения балла зерна; сохранение результатов в виде отчета в формате jpg. Пакетная обработка предоставляет возможность загрузки последовательности изображений для обработки однотипным алгоритмом.

80-84 55
Аннотация

Гигабитные пассивные оптические сети (GPON) являются наиболее передовой технологией: скорость передачи данных составляет 2,5 Гбит/с для нисходящих и 1,25 Гбит/с для восходящих потоков. Но данная архитектура сети имеет ограниченную физическую длину сети – примерно в 20 км. Это связано с высокими бюджетными потерями сети. Такое ограничение доступа делает сеть труднодоступной для абонентов, расположенных далеко от объектов телеком-оператора, а покрытие удаленных населенных пунктов является достаточно затратным (стоимость проектных работ, волокна, прокладки оптиволоконного кабеля), что усложняет устранение цифрового неравенства между городом, пригородом и сельской местностью. Для решения данной проблемы предлагается использование оптических усилителей с активной областью на квантовых точках (ППОУ-КТ), которые расширят зону досягаемости GPON до 60 км, что является пределом для логической длины по текущим протоколам. Одним из недостатков ППОУ-КТ является их поляризационная чувствительность. Для изменения состояния поляризации вышеназванных усилителей в данной работе предлагается схема поляризационного разнесения.

85-93 57
Аннотация

Исследованы процессы реактивного магнетронного распыления V мишени в среде Ar/O2 газов. Установлено, что при использовании для распыления импульсного тока и давлении в камере менее 0,06 Па интенсивности линий излучения ванадия 437,922 нм, аргона 750,386 нм и кислорода 777,417 нм при изменении концентрации кислорода в Ar/O2 смеси газов (ГO2) не имеют гистерезиса и однозначно зависят от параметров процесса распыления, что позволяет стабилизировать процесс без использования систем обратной связи. При контроле процесса распыления методом оптической эмиссионной спектроскопии и нанесении пленок на вращающуюся подложку диаметром 100 мм получены пленки оксида ванадия (VOx) с неравномерностью толщины менее ±2,4 % и неравномерностью поверхностного сопротивления менее ±2,5 %. Исследования методом длинной линии влияния параметров процесса реактивного распыления и последующего отжига при давлении O2 0,04 Па на характеристики терморезистивных структур на основе пленок VOx показали, что при нанесении контактов без ионной очистки вольт-амперные характеристики (ВАХ) и зависимости сопротивления от длины резисторов R(L) нелинейны, что свидетельствует о наличии в контактах потенциального барьера. Предварительная ионная очистка позволяет значительно улучшить линейность ВАХ. Наиболее линейные ВАХ получены для Ti контактов. Однако удельное контактное сопротивление контакта VOx/Ti увеличивается при увеличении степени окисления пленок VOx и достигает ρc = 0,1 Ом·м2 при удельном сопротивлении оксида ванадия ρ = 0,1 Ом·м. Анализ зависимостей температурного коэффициента сопротивления (ТКС) и ρ пленок VOx от температуры отжига показал, что при отжиге ρ и ТКС незначительно снижаются, т. е. происходит частичное восстановление пленок. Однако, в отличие от отжига при атмосферном давлении, отсутствуют области температур, при которых происходит резкое снижение удельного сопротивления и ТКС.

94-102 55
Аннотация

Дается краткое описание информационной системы учета ядерного материала, разработанной для национального регулятора в области ядерной и радиационной безопасности – Департамента по ядерной и радиационной безопасности Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь (Госатомнадзор). Информационная система является частью Интеллектуальной информационной системы сотрудника Госатомнадзора для обеспечения контроля (надзора) в области ядерной и радиационной безопасности, разработанной на основе свободного программного обеспечения. Система внедрена в Госатомнадзоре, и в настоящее время в Республике Беларусь весь учет ядерного материала с отчетностью перед МАГАТЭ ведется с ее помощью. Система в полном соответствии с требованиями МАГАТЭ обеспечивает автоматическую генерацию со всеми необходимыми расчетами на основании вводимых данных следующих отчетных документов: отчета о фактически наличном количестве материала; отчета об изменениях инвентарного количества материала; материально-балансового отчета; текстового отчета; главного журнала учета (General Ledger). Все отчеты полностью согласованы между собой. Разработан эффективный механизм импорта и экспорта данных из / в систему по требуемым МАГАТЭ форматам фиксированного и маркированного Кода 10. Все журналы системы, описывающие отчеты, содержат поле «Утвержден МАГАТЭ» (да / нет). При выборе значения «да» они закрываются для редактирования и корректировки. Разработан специальный инструмент внесения корректировок в данные документы в соответствии с правилами МАГАТЭ. Система содержит полностью заполненные справочники (небольшие журналы, на которые ссылаются все основные журналы базы данных) с необходимыми справочными данными в соответствии с типовым Кодом 10. Информационная система удовлетворяет всем требованиям МАГАТЭ для таких систем национальных регуляторов в области учета, контроля и надзора за ядерным материалом, может быть легко переведена на другие языки и адаптирована под нужды учета и контроля ядерного материала в эксплуатирующих организациях.

103-112 52
Аннотация

Проведены исследования толщины и оптических характеристик тонких пленок SiO2, полученных одно-, двух- или трехстадийным процессом быстрой термической обработки (БТО) при атмосферном давлении, импульсами длительностью 6, 12 и 20 с. Для получения тонких пленок SiO2 методом БТО в качестве исходных образцов использовали пластины кремния КЭФ4,5 (100). Предварительно образцы окислялись при 1000 °С во влажном кислороде (толщина полученного SiO2 d = 100 нм), затем в растворе плавиковой кислоты проводилось полное снятие оксида кремния, после пластины подвергались химической очистке по технологии Radio Corporation of America (RCA). Окисление в стационарной атмосфере кислорода производилось в одну или две стадии при нагреве пластин импульсом света разной мощности до максимальных температур 1035 – 1250 °С, а также трехстадийным процессом, где заключительным этапом был отжиг в атмосфере азота либо в формовочном газе (N2 97 % + H2 3 %). Были проведены исследования характеристик азотированных в N2 барьерных структур SiO2-Si, полученных процессом БТО световыми потоками импульсами секундной длительности для улучшения электрофизических параметров оксидов затвора методом БТО, что представляет интерес для интегральных микросхем (ИС) с большой плотностью расположения активных областей приборов.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.