На основе предложенной библиотеки вспомогательных функций разработана специальная процедура формирования отсчетных значений множества сигналов систем телекоммуникаций и радиоэлектроники (СТР), которая обеспечивает простоту и удобство применения, существенно расширяет возможности моделирования сигналов. Построена операторная модель реакции произвольной линейной системы на составной трапецеидальный (периодический, непериодический финитный) сигнал. Построена математическая модель (во временной области) реакции линейной системы на множество сигналов СТР, отличающихся по форме, времени существования и способу задания. Разработан единый алгоритм математического моделирования линейных искажений сигналов СТР. В соответствии с последним разработана удобная для использования программа математического моделирования множества сигналов СТР во временной области, представляющая исследуемую реакцию в графическом (с возможностью масштабирования по осям), табличном и файловом видах.

Достижение более высокого качества обработки сигнала происходит в том числе за счет усложнения алгоритмов его обработки, т. е. увеличения объема вычислений. Данная обработка должна быть осуществлена в реальном масштабе времени. Одним из направлений преодоления данной проблемы является разбиение сложного алгоритма на несколько более простых частей, которые должны быть параллельно выполнены и потом объединены. Для этого используются цифровые вычислительные платформы, которые строятся на основе различных дискретных элементов, таких как программируемые логические интегральные схемы, микроконтроллеры или многоядерные цифровые сигнальные процессоры. По результатам проведенных исследований получено математическое выражение, которое показывает, что конечное отношение сигнал/шум существенно зависит от частоты обработки. Данное отношение также зависит от элементной базы, на основе которой реализованы алгоритмы цифровой обработки. На примере характеристик отдельных микросхем показано, что применение одних типов микросхем в ряде случаев предпочтительней потому, что позволяет реализовать данную обработку в более широком диапазоне тактовых частот.

Целью статьи является изложение порядка проведения и результатов исследования влияния расстояния от источника звука до трансформатора на разборчивость речи и узнаваемость диктора по голосу при электроакустическом преобразовании в трансформаторе. Из всех существующих методов измерения разборчивости речи и узнаваемости голоса диктора использовался объективизированный метод артикуляционных слоговых таблиц. Выбор метода обусловлен тем, что при большом числе продиктованных и соответственно принятых слогов влияние различных факторов усредняется. Усреднение происходит также, если в испытаниях принимают участие различные группы дикторов и аудиторов. В этом и заключается объективизированность артикуляционного метода. Получить объективные результаты также помогает воспроизведение с помощью речи именно звукосочетаний, не имеющих смысловой нагрузки, так как при приеме слов или фраз можно додумать и восстановить искаженные трактом связи элементы речи. Была определена методика проведения эксперимента. Для исследования в качестве электроакустического преобразователя использовался трансформатор, а в качестве контрольно-измерительной аппаратуры – многофункциональный поисковый прибор ST031M «Пиранья». В состав бригады для проведения исследования был выполнен отбор дикторов и аудиторов. Отбор проводился среди мужчин и женщин в возрасте от 18 до 30 лет, не имеющих явных дефектов речи и слуха и являющихся носителями русского языка. Выведены зависимости значений уровня разборчивости речи и узнаваемости голоса диктора от расстояния между источником звука и трансформатором. Определены расстояния от источника звука до трансформатора, при которых разборчивость речи соответствует различным классам качества согласно ГОСТ 16600-72.

В статье рассмотрен предлагаемый авторами подход к оценке эффективности обработки изображений в задаче обнаружения движущихся объектов оптико-электронной системой наблюдения. Многообразие показателей, применяемых в настоящее время исследователями для оценки качества обработки изображений, говорит о том, что общих подходов пока не выработано. Применение конкретных показателей определяется особенностями реализованных подходов к обработке изображений, а также спецификой задачи, в интересах которой осуществляется обработка. Рассматриваемая авторами задача оценки эффективности разработанного способа обработки изображений применительно к задаче обнаружения движущихся объектов оптико-электронной системой наблюдения определяет необходимость ее рассмотрения по двум направлениям. Первое, с точки зрения эффективности применения реализованных подходов к обработке изображений в целях повышения пикового отношения сигнал/шум. Второе, с точки зрения повышения эффективности работы автоматического обнаружителя за счет уменьшения уровня его ложной тревоги. При этом дополнительное определение вероятности правильного обнаружения и построения кривых обнаружения является обязательным, так как в своей совокупности они являются общепринятыми показателями качества обнаружения. Применение предлагаемого подхода позволит в дальнейшем производить сравнение качества работы разработанного способа обработки изображений с другими подобными способами, а также оценивать работу вновь разрабатываемых.

При оценке индивидуальной надежности полупроводниковых приборов по постепенным отказам для заданной наработки прогнозируют значение электрического параметра конкретного экземпляра для этой наработки, используя метод имитационных воздействий. Для получения прогноза электрического параметра надо иметь имитационную модель в виде функции связи заданной наработки с уровнем имитационного воздействия. Имитационную модель получают с помощью предварительных исследований (обучающего эксперимента) обучающей выборки полупроводниковых приборов интересующего типа объемом примерно 50…100 экземпляров. Применение модели сводится к расчету уровня имитационного воздействия, соответствующего заданной наработке. Результат измерения электрического параметра при рассчитанном уровне имитационного воздействия у нового однотипного экземпляра, не принимавшего участия в обучающем эксперименте, следует считать прогнозом этого параметра для заданной наработки. Составной частью предварительных исследований по получению имитационной модели являются испытания полупроводниковых приборов обучающей выборки на длительную наработку, которая может составлять десятки тысяч часов, что обусловливает необходимость планирования и проведения ускоренных испытаний. В статье обоснованы условия проведения ускоренных форсированных испытаний применительно к биполярным транзисторам большой мощности типа КТ872А. В качестве факторов, ускоряющих испытания, выбраны повышенная температура и обратное напряжение, прикладываемое к коллекторному переходу транзисторов. Рассчитан коэффициент ускорения испытаний относительно рабочего режима работы транзисторов. По результатам ускоренных испытаний для электрического параметра (напряжение насыщения коллектор–эмиттер) получена математическая модель в виде зависимости его среднего значения от наработки. Наличие этой модели необходимо для определения функции пересчета заданной наработки транзисторов на значение имитационного воздействия.

Проведены исследования электрофизических характеристик диэлектриков затвора, полученных методом быстрой термообработки двухстадийным и трехстадийным процессами. Каждая фотонная обработка (стадия) производилась в течение 12 с при постоянной мощности галогеновых ламп и нагреве пластин до максимальной температуры 1250 °С. Две первых стадии процесса проводились в атмосфере кислорода, третья – в азоте либо формовочном газе. Установлено, что для диэлектриков, полученных процессом с заключительной обработкой в атмосфере азота, абсолютная величина напряжения плоских зон на 0,42 В меньше, чем для диэлектриков, сформированных двухстадийным процессом. Это является следствием ликвидации значительной части дефектов, ответственных за наличие кулоновских центров в слое диэлектрика. Проведение фотонной обработки в атмосфере азота при высоких температурах способствует протеканию процессов перестройки структуры слоя диэлектрика. Для изоляторов, полученных трехстадийным процессом с заключительной обработкой в N₂, по сравнению с диэлектриками, сформированными двухстадийным процессом, наблюдается увеличение электрической прочности и напряжения пробоя на 1 В и 3,3 МВ/см соответственно. Рост электрической прочности указывает на релаксацию упругих напряжений деформированных связей и компенсацию оборванных связей как в диэлектрике, так и на его границе с Si в процессе высокотемпературной фотонной обработки. Положительное влияние на прочность диэлектрика также будет оказывать пассивация атомами азота дефектов на границе раздела диэлектрик/полупроводник.

Показана возможность пиролитического синтеза композитных гетеросистем на основе макропористого кремния, графитоподобного нитрида углерода и широкозонных полупроводников оксида и сульфида цинка (g-C₃N₄/ZnO/ZnS) из механической смеси тиомочевины и ацетата цинка при температуре 500 – 600 °C. Исследование полученных материалов методами сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии показало равномерное заполнение макропористого кремния композитом g-C₃N₄/ZnO/ZnS с образованием сплошной композитной пленки на поверхности. Фотолюминесценция образцов контролируется температурой синтеза. Ее увеличение приводит к сдвигу максимума свечения в диапазон больших энергий с 544 на 516 нм. Установлено, что фотокаталитическая активность композитных гетеросистем, полученных при меньшей температуре, выше, что обусловлено более развитой морфологией поверхности и меньшей шириной запрещенной зоны. Полученные материалы могут быть использованы для создания фотокаталитических покрытий и функциональных слоев оптоэлектронных приборов.

В статье представлены результаты исследования условия формирования низкоразмерного магнитного порядка. Обоснован выбор кристалла ZnO в качестве полупроводниковой немагнитной матрицы для формирования квазиодномерных и квазинульмерных магнитных систем путем внедрения примесных атомов Cr, Mn, Fe, Co и Ni. Структурные параметры, электронные и магнитные свойства рассчитывались на атомном уровне в рамках квантово-механического моделирования, интегралы обменного взаимодействия – на микроскопическом уровне с использованием модели Гейзенберга. Определение механизмов обменного взаимодействия осуществлялось на основе выявленных зависимостей значений интеграла обменного взаимодействия от структурных и электронных свойств. Обобщены результаты исследования механизмов обменного взаимодействия в двумерных магнитных системах, формирующихся в материалах группы MAX₃ (M = Cr, Fe, A = Ge, Si, X = S, Se, Te). Установленные механизмы обеспечили возможность сравнения условий формирования ферромагнитного порядка в системах с различной размерностью магнитного взаимодействия, в частности показано, что ферромагнитный порядок во всех изучаемых структурах формируется за счет косвенного суперобменного взаимодействия между орбиталями разной симметрии. Установлено, что для формирования устойчивого высокотемпературного ферромагнетизма необходимо применять стратегии, направленные на усиление суперобменного взаимодействия между орбиталями разной симметрии либо уменьшение вкладов обменного взаимодействия между орбиталями одной симметрии.

Анализируются методы построения физически неклонируемых функций (ФНФ), являющихся основной физической криптографии. Отмечается широкая применимость ФНФ типа арбитр, основанных на анализе задержек сигнала, передаваемого по двум путям. Показывается, что случайность величин задержек объясняется технологическими вариациями при изготовлении ФНФ, а их зависимость – применением однородных повторяющихся элементов, обеспечивающих симметрию путей. Как альтернатива существующим решениям в статье предлагается новый подход для построения ФНФ типа арбитр на базе заведомо асимметричных путей. В качестве источников случайности рассматриваются задержки логических элементов, показывается их многообразие и отличительные характеристики в зависимости от количества входов, на которые подается активный сигнал, и от значений на остальных входах. Предлагается методика балансировки множества пар путей ФНФ типа арбитр, заключающаяся в регулировании длительности импульсного тестового сигнала в зависимости от четырех видов асимметрии путей. Предлагаются новые структуры ФНФ типа арбитр с асимметричными парами путей. Экспериментальные исследования подтверждают возможность использования различных источников случайности в виде задержек сигнала логическими элементами.

Целью статьи является анализ методов, подходов, средств технологии Интернета вещей (Internet of Things (IoT)) для контроля качества продукции. Задачами статьи являются: анализ проблем управления молочной фермой, разработка структуры сети IoT для анализа качества молока, разработка алгоритма работы сети IoT контроля качества молока, оптимизация выбора протоколов сети IoT. Для функционирования молочной фермы рассмотрены два типа управления: производством и процессами. Для реализации управления молочной фермой по технологии 4.0 предложено использование сети IoT, в которой рассмотрены различные протоколы организации связи. Предложена структура сети IoT четырехуровнего управления молочной фермой, которая включает анализаторы, шлюз, облачную платформу и различные приложения для фермеров и операторов. Приведен обобщенный алгоритм контроля качества молока на ферме на основе разработанной структуры сети IoT, который включает прием информации от анализаторов, передачу ее через шлюз в облачную платформу для хранения и интеллектуальной обработки, отображение результатов через приложения операторов. Рассмотрено также применение интеллектуальных алгоритмов для управления фермой: обработки данных и обучения ‒ ML, обработки знаний ‒ DT, обеспечения безопасности ‒ FL. Выполнен процесс выбора подходящего протокола сети для контроля молочной фермы с использованием метода анализа иерархий, в котором используются оценки экспертов, соответствующие четырем показателям сети: скорость передачи, расстояние, частота и безопасность. Сформулированные подходы могут быть применимы в различных производственных процессах для мониторинга качества продукции.

В результате производственной деятельности предприятий реального сектора экономики во многих случаях происходит образование высокодисперсных частиц и аэрозолей, что требует последующего отделения данных тонких частиц из газопылевого потока. Особенно актуальна данная проблема очистки, например, для производств порошкообразных пигментов и химикатов, наполнителей и полимеров, технического углерода, химических средств защиты растений, извести и цемента, пылевидного кварца и асбеста, а также при плавке цветных и редких металлов. По заключению врачей высокодисперсные частицы, проникая в альвеолы легких, вызывают различные профессиональные заболевания рабочих горнорудной, угольной, машиностроительной промышленности – пневмокониозы, характеризующиеся развитием диффузного фиброза легочной ткани. Так, высокодисперсная пыль диоксида кремния вызывает у работающих развитие одной из тяжелых форм пневмокониоза – силикоз, а высокодисперсная пыль бериллия вызывает другое тяжелое заболевание – бериллиоз. Для решения проблемы очистки воздуха от высокодисперсных частиц и аэрозолей используются самые различные физические силы и средства: гравитационные, инерционные, капиллярные, центробежные и электрические силы, а также фильтрующие материалы на органической и неорганической основе с заданными фильтровальными характеристикам. Для обеспечения повышения эффективности очистки воздуха в закрытых помещениях от высокодисперсных частиц и аэрозолей, которые наносят наибольший вред здоровью, в данной работе предложено использовать электростатические фильтры, обеспечивающие фильтрацию в электрическом поле через высокопористые ячеистые материалы. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований определены параметры процесса очистки и конструктивные параметры электростатического фильтра, обеспечивающие высокие производительность процесса и степень очистки.

Исследована эффективность проведения БОС-тренингов на выработку навыка релаксации с использованием аппаратно-программного комплекса NeuroDog. Проводен дискриминантный анализ (метод многомерного статистического анализа), который позволил оценить качество и точность группирования машинистов и помощников машинистов локомотивных бригад в группы с разной степенью успешной выработки навыка релаксации. Выделены наиболее информативные признаки деления машинистов на группы. Проверка точности представленных групп была проведена с помощью линейных квалификационных функций, информативность признаков оценивалась по F-критерию Фишера. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез p < 0,05. В ходе дискриминантного анализа рассчитан ряд характеристик, необходимых для интерпретации групп и их различий: линейные классификационные функции, канонические дискриминантны функции, факторная нагрузка канонических дискриминантных функций. Показаны информативные дифференциально-диагностические признаки для проведения диагностики машинистов локомотивных бригад на выработку навыка релаксации. Приведены формулы линейных квалификационных функций. Точность диагностики в среднем составила 84,91 %.