ivdon3@bk.ru
Возможность использования нелинейных эффектов в гидроакустических системах с режимом параметрического излучения для профилирования дна и донных осадков привлекает внимание как отечественных, так и зарубежных специалистов. Применение параметрических антенн в гидроакустической аппаратуре позволяет за счет их высокой направленности и низкого уровня бокового поля повысить информативность и точность при обнаружении и определении координат подводных объектов, получить дополнительные признаки для распознавания. Обоснована эффективности применения параметрического профилографа для решения задач, требующих высокого разрешения. Разработана структурная схема параметрического профилографа для исследования слоистой структуры. Рассмотрены особенности формирователя сигналов и блока усиления. Измерены характеристики излучающей антенны в лабораторных условиях. Показано, что характеристика направленности постоянна в рабочем диапазоне частот и акустическая мощность на выходе позволяет решать поставленные задачи зондирования до 10 м в грунт. Получена запись профиля грунта, подтверждающая работоспособность системы. В дальнейшем результаты будут использованы в натурных условиях с применением кепстральной обработки эхо-сигналов.
Ключевые слова: профилограф, параметрическая антенна, кепстр, структурная схема, формирователь сигналов, усилитель мощности, диаграмма направленности, амплитудно-частотная характеристика, антенна накачки, профиль грунта
Применение отдельной приемной антенны на разностной частоте в параметрических акустических системах связана с необратимостью нелинейных процессов, лежащих в основе ее принципа действия. В работе рассмотрены результаты экспериментальных и теоретических исследований по оценке влияния внешних элементов на амплитудно-частотную характеристику пьезокерамической акустической антенны. Рассмотрена структурная схема экспериментальной установки. Показано, что параллельное подключение внешней индуктивности к пьезоэлементу позволяет смещать частоту антирезонанса акустической антенны, которое приводит к увеличению как амплитуды сигнала на выходе антенны, так и к увеличению модуля комплексного сопротивления на рабочей частоте.
Ключевые слова: акустическая антенна, чувствительность приемной антенны, амплитудно-частотная характеристика, модуль комплексного сопротивления
В данной статье предлагается статистическая модель оптоакустического преобразования в движущейся жидкой среде в присутствии наночастиц для системы неинвазивного анализа крови, так как для повышения точности измерений следует учитывать вероятностный характер распределения наноразмерных объектов в качестве контрастных агентов в потоке крови в сердечно-сосудистой системе человека уже на этапе обработки первичных данных о параметрах крови пациента. Для определения статистических характеристик составляющей звукового сигнала, сформированного конгломератом наноразмерных объектов, было проведено моделирование по методу Монте-Карло, рассчитаны основные статические характеристики и определена плотность распределения вероятности нормированной амплитуды звукового сигнала для серий численных экспериментов.
Ключевые слова: оптоакустика, оптоакустический эффект, проточная цитометрия, акустический сигнал, углеродные нанотрубки, лазерное возбуждение звука, статистический анализ
05.11.07 - Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы , 05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения
Разработка приборов для акустического мониторинга ледовой обстановки требует рассмотрения всех возможных реальных океанологических ситуаций, в которых они будут функционировать. В статье рассматриваются результаты разработки системы для панорамного мониторинга ледовой обстановки в параметрическом режиме работы гидроакустических средств. Проведен анализ формирования и распространения зондирующих сигналов в акустическом канале параметрического измерителя толщины льда, сформулирован принцип измерения толщины по отражению (рассеянию) акустических сигналов от локально плоскослоистой системы с размытыми границами. Проведено математическое моделирование акустической мощности канала измерителя толщины льда и «окон прозрачности» на основе расчёта критических углов падения и преломления. Делается вывод о целесообразности использования в качестве информативных сигналов сдвиговых волн.
Ключевые слова: лед, мониторинг, акустическая антенна, критический угол, окно прозрачности
В данной работе были исследованы фрактальные характеристики механизмов регуляции вертикальной позы «открытая петля» и «закрытая петля» в условиях различного сенсорного контроля. Исследования проводились в условиях удержания вертикальной позы на стабилоплатформе при визуальной искусственной обратной связи, открытых и закрытых глазах. В результате исследования не было выявлено статистически значимого различия (р>0,05) между механизмами контроля вертикальной позы при открытых глазах и закрытых глазах. Тем не менее, было выявлено статистически значимое различие (p<0,05) влияния искусственной обратной связи на механизмы регуляции вертикальной позы. Было получено, что искусственная обратная связь усиливает механизмы контроля «открытая петля» и «закрытая петля» в антеропостериорном направлении.А также, искусственная обратная связь усиливает механизмы контроля «закрытая петля» в медиолатеральном направлении. Данные результаты могут быть использованы в реабилитационных целях, когда важно определить, какой из двух компонентов постурального контроля «открытая петля» или «закрытая петля» требуется более усилить у конкретного пациента. Данная информация может быть полезной при разработке прибора для улучшения постурального баланса
Ключевые слова: фрактальный анализ, показатель Херста, «открытая петля», «закрытая петля», искусственная обратная связь, анализ стабилограмм, постуральный контроль
05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения
В статье описывается методика лазерной терапии основанная на синхронизации фаз притока (анакроты) и оттока крови (катакроты) по данным реографии в области патологического очага с фазами сужающегося и расширяющегося лазерного пятна на проекции данного патологического очага с биоуправляемой автоматизированной коррекцией гемодинамических расстройств путем формирования управляющего сигнала для лазерной установки на основе разницы между эталонной реограммой и реограммой пациента в режиме реального времени. Производится динамическая синхронизация эталонного и измеренного реографического сигналов. Полученный управляющий сигнал в режиме реального времени преобразуется в токовый сигнал, управляющий позиционированием и мощностью лазера.
Ключевые слова: лазер, терапия, методика, реограмма, диагностика, кровоток, управление, сигнал
05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения , 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
Обоснована актуальность и целесообразность применения биосенсоров с активным биологическим слоем для экологических исследований. Проведено исследование биосенсоров различной конфигурации для построения тестовой системы экологического контроля загрязнений и определения степени токсичности водной среды. Построена имитационная модель биосенсорной системы. Селективность биосенсоров определялась путем теоретических экспериментов, в которых определялся аналитический сигнал биосенсора для данного биологически активного слоя без других биологически активных веществ. Выявлены взаимозависимости между типом преобразователя и биологически активным веществом. Была разработана программная реализация бисенсорной системы, которая позволяет выявить ряд загрязнителей и использовать не только различные преобразователи, но и различные штаммы.
Ключевые слова: биосенсор, штамм, кварцевый резонатор, имитационная модель, экологические исследования, загрязнители, токсичность, чувствительность
05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения
Рассматривается метод расширения диапазона рабочих частот и повышения быстродействия переменного дифференциального делителя напряжений – аттенюатора (АТ), имеющего паразитные ёмкости на выходах С01, С02. Повышение верхней граничной частоты АТ обеспечивается за счёт введения цепей компенсации С01, С02, которые работают в широком диапазоне изменения коэффициентов передачи. Приводятся результаты компьютерного моделирования.
Ключевые слова: резистивный делитель напряжения, дифференциальный аттенюатор, паразитная емкость нагрузки, быстродействие, верхняя граничная частота, аналогово-цифровые преобразователи.
05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления
В данной статье предложен гибридный алгоритм моделирования реверберации, использующий как свёртку с реальным откликом помещения, так и математические модели реверберации. Также в статье приводится алгоритм генерирования импульсных характеристик заданного помещения. Возможно использование данного алгоритма для имитации трехмерного акустического пространства.
Ключевые слова: реверберация, сверточный алгоритм, моделирование ранних отражений, маделирование хвоста реверберации, синтез импульсных характеристик.
01.04.06 - Акустика , 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения
Рассмотрены математические особенности построения информационно-измерительных медицинских систем (ИИС). Поскольку биологические системы имеют сложную, не всегда четко определенную структуру, то для их корректного описания и осуществления метрологического анализа требуется ее навязывание. Соответственно, описано биоинструментальное представление ИИС. В рамках теории метрологического синтеза сформулирована концепция ядра ИИС. С использованием математической теории категорий и объектно-ориентированного моделирования описаны базовые отношения между элементами ядра ИИС. Сформулированы основные положения касаемо сложности построения ИИС в зависимости от ее структуры. Представлена схема разработанной системы экологического мониторинга водной среды на основе метода интегральной оценки показателей качества воды. Рассмотрены основные блоки системы. Особенностью разработанной системы является учет нефиксированных источников загрязнений, который стал возможен, благодаря разработанному методу интегральной оценки.
Ключевые слова: Измерительная медицинская система, объектно-ориентированное моделирование, метод интегральной оценки
05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения
Рассмотрены особенности схемотехники и результаты компьютерного моделирования микросхемы, содержащей 4-канальный операционный усилитель (ОУ) и 2-канальный электрометрический повторитель напряжения, предназначенные для предварительной обработки сигналов датчиков в физике высоких энергий.
Особенностями разработанного ОУ являются отсутствие источника тока во входном дифференциальном каскаде и использование параллельного высокочастотного канала для увеличения полосы пропускания и скорости изменения выходного напряжения.
Приводятся результаты экспериментальных исследований, которые подтвердили малую чувствительность параметров разработанных микроэлектронных изделий, созданных на базовом матричном кристалле «АБМК-1.3» без применения горизонтальных p-n-p-транзисторов, к воздействию гамма- облучения и электронов с энергией 4 МэВ.
Ключевые слова: операционный усилитель, базовый матричный кристалл, повторитель напряжения, датчик, чувствительный элемент датчика, радиационная стойкость
05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления
Рассмотрены требования, предъявляемые к системе сбора данных в аспекте каждой из решаемых проблем. Представлена электрическая принципиальная схема разработанного усилителя биопотенциалов с общим коэффициентом усиления 2000. Рассмотрена теоретическая модель спектра RR интервалов и ее изменения в зависимости от протекающих процессов. В ходе анализа было выявлено, что полученный спектр удовлетворяет условиям, рассматриваемым в теоретической модели, и может быть далее проанализирован с помощью фрактальных характеристик.
Ключевые слова: Инструментальный усилитель, биопотенциалы, индекс фрактальности
05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения
С учетом структурной оценки погрешности инструментальной части биоинструментальной ИИС, был разработан программный комплекс, позволяющий учесть погрешность при анализе результатов клинико-диагностических измерений в гематологических исследованиях. Он позволяет анализировать результат гематологических измерений с учетом погрешности измерения и выдавать на экран сообщение, характеризующее попадание результата в пределы нормы или его недостоверность. Наночастицы в аналитических измерениях в биомедицине используются в качестве контрастных агентов, поскольку, будучи иммобилизированным определёнными белками, обладают адгезией к больным клеткам и бактериям. Регистрация ультразвукового сигнала, возникающего при облучении лазером тока крови с введенными наночастицами, позволяет осуществлять обнаружение и подсчет больных клеток. Разработана структурная схема аналитических исследований, обоснованы ее основные метрологические характеристики. Исследования проводятся в центрах коллективного пользования Южного федеральной университета «Нанотехнологии» и «Лазерные технологии», оснащенными современным уникальным нанотехнологическим и исследовательским оборудованием.
Ключевые слова: Биоинструментальная ИИС, наночастицы, гематологические исследования
05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения
Рассмотрены различные неинвазивные методы оценки психофизиологического и эмоционального состояния человека: фрактальная оценка речевых сигналов, анализ ритмических паттернов ЭЭГ и компьютерная стабилометрия. Получены результаты, позволяющие прогнозировать переход личности в то или иное состояние, выявлены объективные критерии определения индивидуально-личностных качеств специалистов.
Ключевые слова: Эмоциональная речь, аттрактор, паттерн ЭЭГ, внушаемость
05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения
Кратко рассмотрена теоретическая модель спектра RR интервалов и ее изменения в зависимости от протекающих процессов. Изготовлено устройство для измерения кардиоинтервалограмма (КИГ). Полученные при съеме данные, различной длительности и периодичности, фиксируются для дальнейшей обработки. В ходе анализа было выявлено, что полученный спектр удовлетворяет условиям, рассматриваемым в теоретической модели, и может быть далее проанализирован с помощью фрактальных характеристик. Подобный анализ имеет большое значение при диагностике состояния пациента непосредственно в период проведения терапевтической процедуры, для ее оптимизации, как по времени, так и по интенсивности оказываемого воздействия.
Ключевые слова: КИГ; фрактальный ряд; спектр RR интервалов
05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения