Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Математическое моделирование процессов идентификации и обработки сигналов в акустооптических приборах

Айказян, Манук Эдуардович (2017) Математическое моделирование процессов идентификации и обработки сигналов в акустооптических приборах. PhD thesis, Национальный политехнический университет Армении.

[img] PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (3093Kb)
    [img] PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (844Kb)

      Abstract

      В конце 90-ых годов произошла технологическая революция в сфере компьютерных технологий, что дала возможность разработки новых методов обработки оптической информации. Развитие информационных технологий (ИТ) с увеличением объемов информации привело к росту внедрения этих методов в различные области науки и техники. Рост информационной емкости является одной из причин широкого использования оптических сигналов, что выдвигает новые требования к разработке приборов научного профиля. Из разнообразных методов оптической обработки информации основное место занимают спектроскопические методы, использующие различные спектральные приборы для исследования спектров излучения, поглощения и отражения. Для изучения этих спектров необходимо получение информации, как о физических процессах, так и о свойствах среды, через которую распространяется излучение. Так, в результате исследования спектров поглощения веществ можно определить их физико-химический состав, температуру, структуру, давление и другие факторы. Спектральный анализ отличается достоверной точностью и высокой оперативностью. На основе результатов исследования изменения спектра, имеющего место при переходе из одного агрегатного состояния вещества в другое, с учетом изменения температуры, давления можно судить о величине и характере межмолекулярных взаимодействий. На текущий момент в спектроскопии используются различные физические принципы исследования сложного излучения с целью изучения спектра информативного излучения. Несмотря на то, что современная спектроскопия обеспечивает высокую точность регистрации сигнала, все более актуальной становится создание методики, с помощью которой становится возможным дистанционная обработка оптического сигнала. С точки зрения реализации, большие возможности открывает применение аппарата математического анализа удовлетворяющим вышеуказанным условиям. Предмет исследования. Спектральные приборы на основе акустооптики (АО), превосходят традиционные устройства и обеспечивают преимущество, такие как высокое быстродействие, гибкость при перестройке, возможность управления характеристиками, малая чувствительность системы к вибрациям, простота настройки, малый вес и габариты (в связи с отсутствием движущихся частей в их конструкции), электронный механизм управления АО элемента. Следует отметить, что не все возможности акустооптических перестраиваемых фильтров (АОПФ) на данный момент использованы, и приборы на их основе обладают возможностями усовершенствования. Динамический диапазон спектрометра автоматически определяет способность системы одновременно обрабатывать оптические излучения разной мощности. Он всегда зависит от уровня боковых лепестков спектрального отклика системы, при этом этот уровень ограничен. Другим параметром АОПФ является его угловая апертура. Если она не очень велика (доли градуса), то необходим дополнительный оптический блок угловой селекции для стабилизации углового положения светового потока, падающего на АО−ячейки. При большей угловой апертуре АОПФ полнее использует падающий световой поток, и в ряде случаев можно отказаться от блока угловой селекции. Տեղեկատվական տեխնոլոգիաների զարգացումը ստիպեց ստեղծել նոր գիտելիքահենքային ուղղություններ: Արդյունքում առաջացավ նոր գաղափարների ու նրանց հիման վրա գիտական սարքավորումների ստեղծման պահանջարկ: Oպտիկական ազդա-նշանների վերլուծության բնագավառում ստացվող տվյալների մեծ ծավալը ստիպում է մշակել ինֆորմացիայի արագ հետազոտման նոր մեթոդներ և կիրառման ձևեր: Օպտիկական պատկերների հետազոտման մեթոդներում հատուկ տեղ են զբաղեցնում սպեկտրային վերլուծական գործնընթացը: Նրանք կիրառվում են, սպեկտրի կլանման, անդրադարձման, և անցաթողման գործընթացները ներառող տարբեր տեսակ սարքավորումներում: Սպեկտրների հետազոտման ընթացքում ստացվում է նաև ինֆորմացիա շրջակա միջավայրի բնութագրիչների վերաբերյալ: Հետազոտական աշխատանքների կատարման ընթացքում, ձայնա-օպտիկական մեթոդների կիրառությունը աջակցեց ստեղծելու գիտական սարքավորումներ, որոնցից ստացած արդյունքները ավելի ճշգրիտ են, նախկինում ստացվածների նկատմամբ: Հետազոտութունների ընթացքում իհայտ են եկել նոր հատկություններ, մասնավոևապես դիֆրակցիայի պատկերի փոփոխությունը կախված լույսի ճառագայթի ու ուլտրաձայնի փոխազդեցություննից՝ կազմած անկյունը: Ձայնա-օպտիկան, որը առանձին գիտություն ձևավորվել է անցյալ դարի 70-թթ., ստիպեց գիտնականներին նոր սկզբունքներով աշխատող սարքավումներ մշակել ու կիրառել հետազոտման ոլորտում: Նման սարքավորումները բնութագրվում են մեծ արագագործությամբ, տվյլաների ճշգրտությամբ, ԷՀՄ-ին միացման հեշտությամբ, շարժում պարունակող տարրերի բացակայությամբ և փոքր չափերով: Այդ սարքերից են` ակուստո-օպտիկական ֆիլտրերը, դեֆլեկտորները, մոդուլյատորները և այլն: Աշխատանքի նպատակն է եղել` իրականացնել ձայնա-օպտիկայի տարածական ֆիլտրացիայի տարբեր բնագավառների հետազոտում և ներկայացնել առաջարկություններ, հեռահաղորդակցության համակարգերում օպտիկական ինֆորմացիայի, ինչպես տեսական մշակումների կատարման, այնպես էլ պրակտիկ օգտագործուման համար: Աշխատանքում ներկայացված և լուծված են հետևյալ խնդիրները. Իրականացվել է ձայնա-օպտիկական (ՁՕ) փոխազդեցության ժամանակ սպեկտրների տեսակների, ըստ դրանց ձևատեսակի, դասակարգում, փոխազդեցության ժամանակ առաջացած շեղումների բնութագրում, արդյունքների ստացում և նրանց տեսական մշակում, ինչպես նաև կիրառական խնդիրների լուծման համար ՁՕ–ի սարքավորումների հիմունքների ուսումնասիրում: Մաթեմատիկական ապարատի հիման վրա դիֆրակցիոն պատկերների մշակում՝ այընտրանքային մեթոդիկայով, որի հիմքում ընկած է վեյվլեթ-անալիզը: Դիտարկված են հավանականությունների տեսության և վիճակագրության հիմնական դրույթները, որոնք ընդգրկված են «ձայնա-օպտիկ» ազդանշանի մշակման և վերլուծության գործընթացում: Օգտագործվել են Ֆուրյեի արագ ձևափոխության և բազմանդամային լավարկման անալիզի մեթոդները: Արդյունքում ստեղծվել է ծրագրային ապահովման փաթեթ, որի օգնությամբ մշակվել են փորձնական ճանապարհով ստացված սպեկտրոգրամանները ու ճշգրտվել են նախկինում ստացված տվյալները: Ստեղծված է «ձայնա-օպտիկ» ազդանշանի հետազոտման մեթոդիկա, որը հնարավորություն է ընձեռում մշակել նոր գիտահետազոտական սարքեր, ու ստանալ ճշգրտված փորձնական արդյունքներ: Ներկայացված դրույթները և ԾԱ–ը թեստային փորձարկում է անցել ՖԿՊԻ-ի գիտահետազոտական աշխատանքների կատարման ընթացքում առաջացած խնդիրներն իրականացնելիս: The development of information technologies created a new scientifically justified economy, which in its turn requires the necessity to introduce new ideas and scientific equipment made on their basis. As a result emerged a huge information volume, whose implementation in the area of optical signal analysis pushes to develop new methods and application forms for fast processing of information. Spectroscopic methods occupy a special place among the methods of processing optical images. They are implemented in different spectral equipment of absorbing, reflection and etc. While spectrum study, as well, information is obtained regarding the environmental characteristics. During research work the acousto-optical application helped to create scientific devices, which give spectral analysis results are more accurate than the former results. In the process new properties emerge that require interpretation. The acousto-optics as a separate branch of science was formed in the 70-ies of the last century and pushed scientists to develop equipment working on new principals. Such equipment is characterized by high operational speed, data accuracy, easy connection to a computer, the absence of moving details, small weight and volume. The objective of the works is to facilitate the research work in the field of acousto-optics develop models and to implement the improved models for the design of the equipment. To achieve these goals the following steps are taken: To classify the spectra types by their forms in the process acousto-optic (AO) interaction and characterize the shifts during the interaction, obtaining the results and their theoretical processing. The study of theoretical basis of AO devices for the solution of applied problems. The new methods selections for the image spectral processing on the basis of the mathematical apparatus. The implementation of wavelet-analysis. The creation of working model for the processing of “acousto-optical” . Here are considered the main concepts of the probability theory and statistics that are involved for the processing and analysis of “acousto-optical” signals. Here are implemented Furious fast transformation and interpolation polynomial methods of analysis. On this basis it is developed a software package, with which help the experimental spectrograms are processed and the obtained results are corrected. It is developed the method for the processing of “acousto-optical” signals, which enables to develop new scientific - research devices and obtain accurate experimental results. The submitted principles and software are tested for the scientific problem solutions during the research work at IAPP.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Ակուստաօպտիկական սարքավորումներում ազդանշանի մշակման և նույնականացման գործընթացների մաթեմատիկական մոդելավորումը:
      Uncontrolled Keywords: Հայկազյան Մանուկ Էդուարդի
      Subjects: Mechanical Engineering and Machine Science
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 03 Apr 2018 10:43
      Last Modified: 05 Apr 2018 09:43
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/6932

      Actions (login required)

      View Item