Уважаемые авторы и читатели журнала «Вестник НовГУ»!

Развитие систем радиофизических исследований, например, в области радиоастрономии, требует значительных технических ресурсов, в том числе и вычислительной мощности процессоров, применяемых в аппаратуре обработки спектров изучаемых сигналов. Применение для решения этой задачи ЭВМ в свою очередь заставляет рассматривать их энергетические и вычислительные мощности. Применяемые для локального питания радиофизических систем устройства сбора энергии имеют ограничения по ёмкости, что накладывает ограничения на вычислительные мощности. Соответственно, исследование параметров центрального процессора, в том числе быстродействия, является актуальной задачей. В данной работе проводится анализ скорости работы процессора на основе различных характеристик, таких как тактовая частота, количество ядер, объем кэш-памяти и другие. Показаны возможности определения оптимальных параметров для достижения максимального быстродействия процессора при выполнении различных задач. Предложена методика сравнительного анализа процессоров различных производителей и моделей с помощью специализированных программных средств. Полученные в работе результаты в дальнейшем позволят определить наиболее эффективные подходы для повышения производительности компьютерных систем.

В статье представлено экспериментальное исследование магнитоэлектрического эффекта в трех композитных структурах, где в качестве пьезоэлектрической фазы использовалась пластина ЦТС-19, а в качестве магнитострикционной фазы – пластина из аморфного магнитомягкого сплава АМАГ-225, 4 волокна АМАГ-225 и 5 волокон АМАГ-225. Приведены графики зависимости выходного напряжения от частоты и магнитоэлектрического коэффициента от частоты для изготовленных композитов. В структуре с использованием магнитострикционной пластины магнитоэлектрический коэффициент составил 12,99 В/(см⸱Э), с использованием 4 магнитострикционных волокон – 5,41 В/(см⸱Э), с использованием 5 магнитострикционных волокон – 20,36 В/(см⸱Э). Было получено, что с использованием большего числа волокон АМАГ-225 наблюдается увеличение магнитоэлектрического эффекта по сравнению со структурами, где используется 4 волокна или пластина АМАГ-225.

Выполнен теоретический анализ движения ансамбля краевых дислокаций в облучённом металле в условиях высокоскоростной деформации. В рамках теории динамического взаимодействия дефектов (ДВД) получено аналитическое выражение для зависимости динамического предела текучести от плотности дислокаций. Определены условия нарушения соотношения Тейлора при высокоскоростной деформации облучённого металла. Полученная зависимость от плотности дислокаций является немонотонной и имеет минимум. Минимум этой зависимости обусловлен конкуренцией влияния структурных дефектов различного типа на движущийся дислокационный ансамбль. Он имеет место при переходе от доминирования торможения дислокационными петлями к доминированию торможения неподвижными дислокациями.

В данной статье рассмотрен подход к построению инерциальных систем ориентации и навигации с использованием структурной избыточности. Структурная избыточность инерциального модуля достигается за счёт установки избыточного числа датчиков первичной информации, оси чувствительности которых неортогональны друг к другу. Такой подход к построению системы ориентации и навигации повышает её надёжность, точность и отказоустойчивость. Приведён пример технического решения малогабаритной инерциальной системы ориентации и навигации со структурной избыточностью на основе MEMS-акселерометра, MEMS-гироскопа и магнетометра для авиационного применения. Приведена математическая модель и алгоритм обработки выходных сигналов системы ориентации и навигации со структурной избыточностью. Выполнена оценка сравнения точности систем ориентации и навигации со структурной избыточностью и без неё.

В статье рассматриваются вопросы устранения геометрического шума фотоприемников инфракрасного диапазона, что до сих пор является актуальной задачей, связанной с необходимостью обнаружения малоконтрастных объектов, находящихся в поле видеонаблюдения, на фоне флуктуационного шума и детерминированных помех. Детально рассматривается компенсационный метод борьбы с геометрическим шумом, в частности, так называемая, двухточечная коррекция, основанная на предварительной заводской калибровке матричного фотоприемника при фиксированном времени экспозиции. Изменение времени экспозиции фотоприемника в процессе информативной засветки по отношению к времени экспозиции, использованному на этапе калибровки, приводит к ошибке компенсации, проявляющейся в виде мелкоструктурного шума на изображении. В этой связи методы компенсации геометрического шума, учитывающие возможные изменения времени экспозиции фотоприемника в процессе информативной засветки, рассматриваемые в статье, представляют практический интерес для разработчиков данного класса аппаратуры. В статье достаточно подробно рассматриваются особенности учета времени экспозиции с точки зрения влияния аддитивной (вызванной неравномерностью термогенерации в элементах фотоприемника) и мультипликативной (вызванной неравномерностью чувствительности элементов фотоприемника) составляющих геометрического шума, и приводятся результаты компьютерного моделирования, а также даются рекомендации по применению.

В статье раскрываются методы по улучшению качества связи информационного взаимодействия между устройствами через интерфейс передачи данных RS-232, путем добавления логики HDL, с использованием языка описания оборудования System Verilog. Подробно описан сам последовательный интерфейс, принцип его работы, структура посылки данных, способы подключения с указанием назначения выводов сигнала, пример передачи сообщения с использованием указанного интерфейса в графическом представлении. Приводится результат тестирования доработанной версии приемника, в среде ModelSim, с использованием метода множественной выборки для захвата данных с линии передачи, проверки ложного сигнала, информирующего о начале передачи посылки, поскольку передача в интерфейсе RS-232 осуществляется без синхронизирующего тактирования. Экспериментально было выявлено в каком промежутке времени установления уровня сигнала лучше всего захватывать данные. Приведена доработка модулей приемника и передатчика, путем добавления переменной сброса, которая играет роль счетчика цикла работы приема/отправления сообщения. Также объясняется почему скорость передачи 115200 бит в секунду пользуется популярностью среди выпускаемого промышленного и лабораторного оборудования. Расписан метод получения значения делителя, чтобы установить специализированную скорость передачи информации по последовательному интерфейсу, и настройка микросхемы UART с использованием конфигурационных регистров.

В данной статье рассматривается тема оптимального выбора микроконтроллера для своего проекта. Применение современных материалов в электронных устройствах, предназначенных для радиофизических измерений – это тренд, нацеленный на совершенствование исследований. Примером тому могут быть магнитоэлектрические материалы, которые использованы для изучения электромагнитных и магнитных полей, для производства устройств сбора энергии, для создания радиоизмерительных устройств и нейроморфных компьютеров. В свою очередь, разработка таких радиофизических устройств для радиоастрономии, квантовой и статистической радиофизики, спектроскопии, а также микро- и наноэлектроники невозможна без применения современных микроконтроллеров. Представлен обзор и сравнительный анализ различных микроконтроллеров, включая их архитектуру, периферийные устройства, среду разработки и области применения. Рассматриваются различные семейства микроконтроллеров, такие как MCS-51, AVR, PIC, STM, ESP32, и анализируются их характеристики и преимущества. Данная статья будет полезна разработчикам электронных устройств, студентам радиофизических специальностей и всем, кто интересуется современными микроконтроллерами и их применением в различных областях.

Построены структурные модели соединений магния с валином и глицином методом Мёллера-Плессе второго порядка (MP2) и методом функционала плотности (DFT) (функционал B3LYP) в базисе 6-31G(d). Рассчитаны частоты нормальных колебаний в ИК-спектре моделей. Показано сравнение рассчитанных ИК-спектров друг с другом и со спектрами синтезированных соединений, сделаны выводы об их строении. Полученные данные по координации соединений магния с аминокислотами могут помочь установить строение их комплексов.

Построена релятивистская динамическая теория системы взаимодействующих атомов на основе концепции вспомогательного поля. Вариационная постановка задач релятивистской молекулярной динамики. Получена точная замкнутая релятивистская система уравнений, описывающая эволюцию системы атомов и скалярнорго поля, посредством которого взаимодействуют атомы. Проведен качественный анализ решений уравнений эволюции системы.

Исследована связь между кинетикой деформации и внутренними напряжениями образцов однофазных никелевых сплавов Х30Н60М9 и Х23Н65М13, формирующимися в процессе деформации растяжением с одинаковой скоростью. Определено, что одним из показателей, определяющих и характеризующих структурное состояние, является показатель скорости деформационного упрочнения – θ (θ=dσ/dɛ). С помощью фотометрических методов произведена оценка структурного состояния образцов. Результаты теоретической оценки, полученные фотометрическим способом, подтверждены экспериментом. Определено, что более стабильным является структурное состояние образца сплава Х30Н60М9.

В статье представлен обзор по изучению влияния внешнего электрического поля на параметры спектра магнитного резонанса в слоистых феррит-пьезоэлектрических структурах. Показано, что в симметричных структурах наблюдается электрически индуцированный сдвиг основной линии магнитного резонанса без изменения ширины линии. В антисимметричных структурах имеет место неоднородное уширение линии, при этом сдвиг линии не наблюдается. В общем случае наблюдается сдвиг резонансной линии и ее уширение. Определены оптимальные соотношения толщин компонентов слоистых структур различных типов для получения наибольшей величины смещения и уширения резонансной линии. Рассмотрен также магнитоэлектрический эффект в области магнитоакустического резонанса. При этом использование биморфного пьезоэлектрического слоя позволяет наблюдать гигантский МЭ эффект при наложении частот магнитного резонанса и высших мод электромеханического резонанса.

В работе исследовали структуру и механические свойства биметаллического соединения, полученного электродуговой наплавкой высоколегированной нержавеющей стали на углеродистую сталь. Проведённые исследования микроструктуры и измерения микротвердости показали, что со стороны углеродистой стали образуется обезуглероженный слой, со стороны нержавеющей стали высокопрочная белая мартенситная область, а непосредственно на границе сплавления наблюдается прослойка с большой долей карбидной составляющей. Последующий нагрев до 950 °С с выдержкой 1 час приводит к улучшению напряженно-деформированного состояния наплавленного металла, но в мартенситной области у границы сплавления наблюдается рост микротвердости. Для получения оптимальных характеристик необходимо снизить температуру отжига и увеличить его продолжительность.

Охлаждаемые инфракрасные детекторы зачастую подвержены эффекту Нарцисса. В работе рассмотрен алгоритмический подход к коррекции эффекта для оптической системы с переменным фокусным расстоянием при различных дистанциях фокусировки, основанный на интерполяции некоторого базового набора корректирующих кадров. Отдельно рассматривается интерполяция при изменении фокусного расстояния и при изменении дистанции фокусировки. Представлена процедура интерполяции при изменении обоих параметров. Описаны требования к базовому набору компенсирующих кадров. Рассмотрен пример применения алгоритма.

2-адическая сложность, наряду с линейной сложностью, являются важными характеристиками псевдослучайных последовательностей, значимыми для их практических приложений. Для оценки непредсказуемости бинарных последовательностей предпочтительнее симметричная 2-адическая сложность, которая определяется как наименьшая из 2-адической сложности последовательности и 2-адической сложности последовательности, записанной в обратном порядке. В статье исследуется симметричная 2-адическая сложность чередующихся бинарных последовательностей, обладающих высокой линейной сложностью и хорошими автокорреляционными свойствами. Для определения рассматриваемых последовательностей используются циклические сдвиги последовательностей Лежандра и их дополнения. Показано, что для этих последовательностей симметричная 2-адическая сложность близка к максимально возможной и достаточна для отражения атак посредством алгоритма рациональной апроксимации. Метод исследования основан на анализе соотношения между периодической автокорреляционной функции последовательности, значения которой известны, и порождающего многочлена последовательности, инверсной к искомой.

Изучены обратные задачам теории антенн, в которых определяются поверхностные токи по заданной диаграмме направленности. Нахождение аксиальных и азимутальных токов основано на решении операторных уравнений с малым параметрам. Для определения азимутальных токов используется интегральный оператор с логарифмической особенностью в ядре, который выполняет роль главного оператора. А для определения аксиальных токов применяется гиперсингулярный интегро-дифференциальный оператор. Применение этих операторов позволяет определить поверхностные токи с нужным поведением на границе. Плотность аксиальных токов при приближении к границе обращается в нуль по корневому закону, а плотность азимутальных токов стремится к бесконечности. Главные операторы уравнений с малым параметром непрерывны и непрерывно обратимы в пространствах Соболева. Поэтому операторные уравнения с малым параметром эквивалентны уравнениям Фредгольма второго рода. Рассмотрен пример численного расчета.