Клапаны являются важными функциональными элементами, необходимыми для создания микрофлюидных устройств, платформ "лаборатория на чипе" и микросистем полного анализа (μTAS, micro total analysis system). Идеальная микрофлюидная система объединяет многочисленные последовательные операции, обеспечивает точное пространственно-временное высвобождение реагентов и контроль потока, а также пригодна для быстрого и недорогого изготовления. Поэтому разработка клапанов является одной из важнейших задач при построении подобных систем. По сравнению с активными клапанами пассивные более удобны для интеграции в микрофлюидные устройства, поскольку они позволяют регулировать скорость потока без сложной обратной связи и обеспечивать перекрытие потока, смешивание потоков и т.д. Пассивные микроклапаны имеют меньшую стоимость и более простую конструкцию, чем активные. В статье рассматриваются пассивные обратные и капиллярные микроклапаны, приводятся примеры разных конструкций.

 
Кл. сл.: микрофлюидика, микрофлюидные устройства, микроклапан, пассивный клапан, капиллярные микроклапаны

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Зубик Александра Николаевна, tunix@yandex.ru

 
Материал поступил в редакцию 02.04.2024

В статье обсуждаются вопросы применения гидроакустической аппаратуры для решения задач подводной археологии. В частности, рассмотрены задачи дистанционного обнаружения и идентификации объектов культурного наследия, скрытых осадочными породами. Обозначенные задачи решаются посредством параметрического профилографа. Изложены основные принципы работы акустического профилографа. Приведены различия линейного и параметрического профилографов. Объяснены принципы и особенности работы параметрического профилографа. Обсуждаются результаты гидроакустического профилирования места раскопок затопленной хазарской крепости Саркел. Изложены методики и условия проведения исследования. Приведены параметры используемой аппаратуры. Представлены полученные профилограммы. Проведены анализ и интерпретация результатов профилирования. Выполнено сопоставление характерных особенностей рельефа дна и объектов культурного наследия, обнаруженных в процессе гидроакустического обследования, и данных археологических раскопок. В результате был найден район, полностью соответствующий описанию места раскопок. Соответствие подтверждалось как наличием характерных особенностей рельефа, так и следами раскопок. Также были обнаружены и идентифицированы рвы, окружавшие крепость, и остатки кирпичных строений. Рвы были полностью засыпаны смесью песка и ила, поэтому их обнаружение стало возможно только при помощи параметрического профилографа.

 
Кл. сл.: параметрический профилограф, профилограмма, речные отложения, структура дна, подводная археология, Саркел

Южный федеральный университет, Таганрог
Контакты: Волощенко Александр Петрович, apvoloshhenko@sfedu.ru

 
Материал поступил в редакцию 25.03.2024

Проведен анализ ультразвуковых (УЗ) способов для измерения параметров морского волнения и технических характеристик реализующих их устройств. Основное внимание уделено перспективе использования "бестелесной" параметрической излучающей антенны (ПИА) в новом качестве – как инструмента для косвенной оценки степени неровности поверхности моря при проведении измерений гидроусловий на прибрежной акватории. Выбраны схема и методика измерений, аппаратура измерительной установки, что позволило провести калибровку используемой ПИА в диапазоне генерируемых волн разностной частоты, а также осуществить модельные эксперименты по изучению закономерностей рассеяния УЗ-поля при облучении нескольких акустически мягких пластин-отражателей, имеющих различные параметры синусоидального профиля неровностей. На основе анализа полученных результатов предложен способ измерения параметров взволнованной морской поверхности, например, для режима широкополосного бистатического облучения (излучатель и приемник разнесены в пространстве) УЗ-сигналами со стороны дна.

 
Кл. сл.: параметрическая излучающая антенна, рассеяние УЗ-волн на взволнованной границе раздела вода-воздух

Южный федеральный университет, г. Таганрог
Контакты: Волощенко Елизавета Вадимовна, voloshchenko.liza@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 22.04.2024

Использование ретрансляторов при проведении гидроакустических экспериментов позволяет повысить точность измерения таких параметров, как скорость движения объекта, его сила рассеяния, потери на распространение. В работе рассмотрено применение ретранслятора со смещением частоты при излучении гидроакустических сигналов в непрерывном режиме. Опробована методика определения скорости движущегося объекта при помощи ретранслятора на основе компактного низкочастотного гидроакустического преобразователя продольно-изгибного типа со сложной формой излучающей оболочки. Показано, что предложенная методика обеспечивает модуляцию сигнала подсветки в реальном времени, а также имитацию сигналов, отражаемых крупными движущимися объектами. Результаты проведенного эксперимента соответствуют предварительным расчетам и подтверждают в рамках предложенной методики возможность использования сигналов большой длительности (в том числе и непрерывных) для акустической диагностики аномалий в морской среде.

 
Кл. сл.: гидроакустика, ретрансляция сигнала, сила рассеяния, эффект Доплера, перенос спектра, пьезоэлектрический преобразователь, акустическая мощность

Федеральный исследовательский центр "Институт прикладной физики
им. А.В. Гапонова-Грехова РАН", Нижний Новгород, Россия
Контакты: Костеев Дмитрий Алексеевич, dkosteev@ipfran.ru

 
Материал поступил в редакцию 26.04.2024

В данной статье проведена оценка влияния пик-фактора входных сигналов на отношение сигнал/шум аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Указано, что АЦП играют важную роль в современных системах радиосвязи, построенных на основе программно-конфигурируемых радиосистем. Отмечено, что одной из ключевых характеристик АЦП является шум квантования, который напрямую влияет на такое его важное свойство, как отношение сигнал/шум. Описано выражение для вычисления отношения сигнал/шум АЦП, зависящее от пик-фактора входного сигнала. Проведена оценка отношения сигнал/шум АЦП для систем радиосвязи с различными типами сигналов (простые сигналы; сигналы, сформированные с помощью бинарных псевдослучайных последовательностей; сигналы, сформированные с помощью генераторов хаотических сигналов). Полученные результаты с учетом введенных допущений и ограничений показывают, что пик-фактор входных сигналов напрямую влияет на отношение сигнал/шум АЦП, и его влияние целесообразно учитывать при эксплуатации, разработке и совершенствовании современных систем радиосвязи, в том числе использующих перспективные сложные сигналы.

 
Кл. сл.: системы радиосвязи, АЦП, шумы квантования, отношение сигнал/шум, пик-фактор, входной сигнал

НИЯУ МИФИ, Москва, Россия (Гавришев А.А.)
СКФУ, г. Ставрополь, Россия (Осипов Д.Л.)
Контакты: Гавришев Алексей Андреевич, alexxx.2008@inbox.ru

 
Материал поступил в редакцию 16.04.2024

В работе обосновывается возможность использования гидродинамической модели – вязкой несжимаемой теплопроводящей жидкости – для расчета параметров электроосмотического течения в пористой среде, наполненной жидкостью, в условиях приложения к этой среде постоянного и переменного электрических полей. Приводятся условия перехода к этой модели от модели вязкой, сжимаемой жидкости. Указываются границы параметров задачи, в частности границы скоростей течения и частотные ограничения для оправданности такого перехода. Полученные результаты могут быть использованы при моделировании указанных процессов на вычислительных пакетах.

 
Кл. сл.: электроосмос, вязкая несжимаемая теплопроводная жидкость, система уравнений Навье-Стокса и переноса тепла

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Шарфарец Борис Пинкусович, sharb@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 06.05.2024

В работе представлены результаты моделирования движения неиспарившихся капель (от источника ионизации электроспрей), попадающих через капилляр во входной интерфейс масс-спектрометра. Интерфейс представляет собой радиочастотную ионную воронку с разрушителем струи, которым является дисковая пластина, расположенная на оси воронки за капилляром. Показано, что при согласовании параметров выходной струи с размерами диска неиспарившиеся капли диаметром 0.1—10 мкм эффективно отклоняются вместе с газовым потоком в стороны и, таким образом, не распространяются дальше по ионному тракту, что способствует значительному уменьшению уровня шумов в масс-спектре.

 
Кл. сл.: транспортный капилляр, электроспрей, газовая струя, ионная радиочастотная воронка, входной интерфейс масс-спектрометра

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Курнин Игорь Васильевич, igor.kurnin@gmail.com

 
Материал поступил в редакцию 11.07.2024

В статье уделено внимание формированию чувствительных элементов сдвоенного сферического датчика напряженности электрического поля. В основе построения сдвоенного датчика лежат два двойных датчика, расположенных на одной координатной оси. Сдвоенный датчик состоит из проводящей сферы и трех пар чувствительных элементов. Чувствительные элементы являются частью сферической поверхности и образуются в результате сечения сферы двумя плоскостями, проходящими через ее центр, и плоскостью, проходящей через центр сферы перпендикулярно оси ее вращения. Плоскости рассекают сферу на шесть чувствительных элементов в форме сферических двуугольников, организованных в три диаметрально противоположные пары. В первой паре два чувствительных элемента, расположенные на одной координатной оси, являются центральными, остальные чувствительные элементы, входящие в состав двух других пар, являются боковыми. Пара центральных чувствительных элементов входит в состав первого двойного датчика. Две пары боковых чувствительных элементов, объединенных с парой центральных, образуют составные чувствительные элементы второго двойного датчика. Составленная математическая модель сдвоенного сферического датчика с чувствительными элементами в форме сферических двуугольников позволила определить лучшие угловые размеры чувствительных элементов с точки зрения получения минимальной погрешности от неоднородности поля и допустимого пространственного диапазона измерений. Установлено, что центральные чувствительные элементы сдвоенного датчика должны иметь размах угловых размеров, ограниченный продольным 2Θ₀₁ = 62° и поперечным 2φ₀₁ = 180° углами, а боковые – 2Θ₀₂ = 58° и 2φ₀₂ = 180° углами долготного Θ и широтного φ углов полярной системы координат. Такое решение обеспечит сдвоенному датчику погрешности измерения напряженности поля δ(α) ≤ |± 0.7|% в допустимом 0 ≤ α ≤ 0.94 пространственном диапазоне измерения.

 
Кл. сл.: сдвоенный сферический датчик, двуугольный чувствительный элемент, электрическое поле, погрешность от неоднородности поля, расстояние до источника поля

Омский государственный технический университет, Омск, Россия
Контакты: Бирюков Сергей Владимирович, sbiryukov154@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 23.05.2024

Разработана экспериментальная установка генератора мощных гидроакустических сигналов на основе эффекта электрогидродинамического удара. Экспериментальная установка рассчитана на создание разрядов в жидкости с импульсной мощностью более 10 МВт и частотой следования разрядных импульсов до 30 Гц. Предложены две конструкции гидроакустических антенн с ударным возбуждением в форме двух параллельных пластин и цилиндра. Проведено моделирование процессов распространения ударных волн в этих антеннах. Обоснован выбор цилиндрической конструкции гидроакустической антенны с ударным возбуждением. На основе экспериментальных данных построена диаграмма направленности цилиндрической антенны и предложена ее математическая модель. Найдена зависимость мощности излучения антенны с ударным возбуждением от расстояния. Разработана методика расчета таких антенн. Показана возможность использования гидроакустических антенн с электрогидравлическим ударом в системах дальней подводной связи.

 
Кл. сл.: электрогидравлический удар, звуковое давление, диаграмма направленности, коэффициент усиления, добротность, частота колебаний

Дальневосточный Федеральный Университет, Приморский край, г. Владивосток, Остров Русский, п. Аякс, Российская Федерация
Контакты: Красюков Егор Андреевич, krasyukov.eggor@gmail.com

 
Материал поступил в редакцию 23.07.2024

Проведен краткий анализ итогов реализации национальных проектов "Наука" и "Наука и университеты" за 2019—2023 гг. по задачам обновления приборной базы. Отмечены проблемы, возникающие в ходе реализации этой задачи в условиях принятия санкций. Предложены возможные решения этих проблем. На основании данных государственной статистики проведен анализ тенденций развития материально-технической базы научных организаций за период 2019—2022 гг. Определено, что развитие отечественного приборостроения является одним из главных условий обновления приборного парка научных организаций.

 
Кл. сл.: научная инфраструктура, научные приборы и оборудование

Институт проблем развития науки Российской академии наук (ИПРАН РАН), Москва
Контакты: Лущекина Елена Васильевна, E.Lutschekina@issras.ru

 
Материал поступил в редакцию 02.07.2024