Исследование отражательных характеристик объектов на поверхности Земли с использованием беспилотных летательных аппаратов является одним из развивающихся направлений в дистанционном зондировании Земли. Целью работы являлась разработка способа получения фотоспектральных данных с использованием беспилотного комплекса авиационного спектрометрирования.

Предложена адаптация методики определения пространственной разрешающей способности камер на основе фотофиксации специализированной миры. Также предложен способ синхронизации камеры и спектрометра видеоспектрального комплекса, основанный на проведении эксперимента по регистрации спектров и изображений экрана, где последовательно отображаются различные цвета. Предложен способ комбинирования изображений и спектров с объединением их в единое фотоспектральное изображение. Способ позволяет учитывать смещение летательного аппарата при привязке поля зрения спектрометра к изображению. Предложен способ объединения фотоспектральных изображений, основывающийся на сшивке изображений по особым точкам.

Получены угловые разрешающие способности для 3 камер из состава беспилотного комплекса. Показано, что при движении беспилотного комплекса со скоростью до 5 м/с ухудшение разрешающей способности камеры Zenmuse H20T, вызванное движением носителя аппаратуры, можно не учитывать. Определено время рассинхронизации работы камеры и спектрометра из состава видеоспектрального комплекса. Проведена автоматическая сшивка ряда изображений по особым точкам с привязкой к сшитому изображению областей спектрометрирования (относительная точность привязки к изображению – 84,9 ± 11,6 %). Для каждой из областей спектрометрирования получены коэффициенты спектральной яркости в диапазоне 350–900 нм.

В исследовании выявлено расхождение экспериментальных и теоретических значений углового пространственного разрешения, что свидетельствует о важности проведения экспериментальной оценки пространственного разрешения съёмочной аппаратуры. Определение времени рассинхронизации спектрометра и обзорной камеры видеоспектрального комплекса позволило осуществить коррекцию времени регистрации данных, что привело к уменьшению среднеквадратичной величины ошибки синхронизации со 142 мс до 15 мс. Разработан способ получения данных БЕКАС в фотоспектральном представлении.

Измерительные приборы и системы, содержащие датчики, требующие синусоидальное возбуждающее воздействие, широко используются в информационно-измерительной технике как в производственных условиях, так и в исследовательской практике. В качестве примеров можно привести различные типы металлоискателей, вихретоковые дефектоскопы, анализаторы жидких сред, электрометры с динамическим конденсатором и др. Целью работы являлась разработка оптимальной архитектуры и алгоритмов работы интеллектуальных сенсоров, предназначенных для использования в измерительных системах, работающих по схеме синусоидальное возбуждение – отклик.

В настоящей работе описан предложенный авторами подход к построению интеллектуальных сенсоров на базе современных микроконтроллеров, отличительной особенностью которого является непрерывная генерация синусоидальных воздействий и считывание откликов в фоновом режиме, а также выставление флагов готовности для обработки данных в основном процессе микропроцессора, что обеспечивает бесперебойное выполнение фоновых процессов, главным из которых является генерация синусоидального возбуждающего воздействия.

Данный подход опробован при разработке систем картирования поверхностей зарядочувствительными методами, такими как зонд Кельвина, на основе динамического конденсатора, и зонд поверхностной фото-ЭДС для случая полупроводников.

Представлен прототип импульсного лазера на кристалле иттрий-алюминиевого граната с ионами Nd³⁺ (Nd:YAG) с диодной накачкой, излучающего на длине волны 1064 нм, для применения в составе дальномеров авиационного базирования и атмосферных лидаров без применения дорогостоящих компонентов и технологий производства.

Проведён расчёт выходной энергии импульса лазерного излучения в режиме активной модуляции добротности. Получены пространственные характеристики лазерного излучения и зависимость энергии лазерного импульса от энергии импульса накачки при комнатной температуре. Приведены результаты измерений энергии лазерного импульса излучателя с диодной накачкой для частот следования 1; 4; 12,5; 22 Гц в течение 2 мин в температурном диапазоне от -40 до +50 °С. Стабилизация температуры матриц лазерных диодов обеспечивалась применением элемента Пельтье с максимально возможной мощностью охлаждения 30 Вт.

В исследованных диапазонах частот следования лазерных импульсов и температур окружающей среды были достигнуты значения энергии лазерного импульса не менее 80 мДж. Расходимость при комнатной температуре не превышает 1,9 мрад.

В кремниевой микроэлектронике для создания интегральной индуктивности формируют плоские металлические спирали. Однако максимальная удельная индуктивность таких спиралей на низких частотах ограничена значением порядка десятков микрогенри на квадратный сантиметр. Используются также гираторы – устройства на основе операционных усилителей, примерно с такой же удельной индуктивностью, как и спирали. Несмотря на то, что такие решения внедрены в производство интегральных микросхем, актуальной является задача поиска новых элементов с большими значениями удельной индуктивности. Альтернативой спиралям и гираторам может стать эффект отрицательной дифференциальной ёмкости (т. е. импеданса индуктивного типа), наблюдаемый в барьерных структурах на кремнии.

Цель работы – исследование низкочастотного импеданса диодов Шоттки (Mo/n-Si), содержащих радиационные дефекты, создаваемые α-частицами, и определение параметров этих дефектов методами низкочастотной импедансной спектроскопии и спектроскопии DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy).

Исследованы бескорпусные диоды Шоттки 5.5КЭФ-1 (Mo/n-Si) производства ОАО «Интеграл». Измерения индуктивности проводились на исходных диодах и на диодах, облучённых альфа-частицами (максимальная кинетическая энергия α-частицы 5.147 МэВ). В интервале частот переменного тока от 20 Гц до 2 МГц измерен импеданс индуктивного типа диодов при постоянном прямом токе 10 мкА. Для определения параметров радиационных дефектов измерялись спектры DLTS. Показано, что при облучении диодов Шоттки альфа-частицами образуется три типа радиационных дефектов: A-центры с энергией термической активации E1 ≈ 190 мэВ, дивакансии с энергиями активации E2 ≈ 230 мэВ и E3 ≈ 410 мэВ и E-центры с энергией активации E4 ≈ 440 мэВ, отсчитанные от дна c-зоны кремния.

Широкое распространение в настоящее время автономных лазерных систем предполагает снижение энергии питания, потребляемой входящими в их состав лазерными источниками, при одновременном повышении их выходных энергетических характеристик. Целью настоящей работы являлось практическое подтверждение возможности сложения лазерных пучков в системах, построенных на основе кольцевой линии задержки.

Изготовлена экспериментальная установка, реализующая принцип схемы синхронного сложения лазерных пучков на кольцевой волоконно-оптической линии задержки, разработанной ранее авторами. Представлена схема изготовленной установки, подробно описан её принцип действия и рассмотрен её состав. Отмечено, что для достижения поставленной цели выполнялись измерения электрических сигналов, снимаемых с фотоприёмного устройства установки, и отводимой сплиттером доли мощности лазерного излучения, сформированного в волоконно-оптическом тракте установки. Приведены результаты измерений в виде осциллограмм временных зависимостей электрических сигналов фотоприёмного устройства и значений мощности на выходе сплиттера. Представлены графики зависимости мощности вывода и мощности циркуляции от мощности исходного лазерного пучка, вводимого в установку.

Анализ результатов показал, что в кольцевой волоконно-оптической линии задержки происходит сложение лазерных пучков. При этом установлено, что предложенная схема обеспечивает увеличение мощности исходного пучка в 1,05…1,11 раз.

Призменный дефлектор, представляющий собой многогранную призму с отражающими гранями, является наиболее распространённым сканирующим элементом, который позволяет производить быстрое заполнение широкой области сканирования импульсами лазерного излучения по одной координате. Параметры призменного дефлектора связаны с характеристиками лазерного излучения, параметрами сканируемой области и положением дефлектора, а также ограничены различными факторами, например, требованиями безопасности или временем сканирования. Целью работы являлся анализ взаимосвязи параметров сканирующей системы (таких как угол подачи излучения на грань призменного дефлектора, диаметр лазерного пучка) с конструктивными параметрами её сканирующего элемента – призменного дефлектора.

Рассмотрен вариант расчёта частоты следования лазерных импульсов через количество лазерных пятен и их коэффициент перекрытия. Предложен метод расчёта характеристик призменного дефлектора, исходя из внешних параметров, таких как угол подачи излучения на грань и ширины гауссова пучка на выходе из оптической системы с размерами, безопасными для человеческого глаза. Приведены параметры призменных дефлекторов в зависимости от числа отражающих граней. Показана зависимость размера дефлектора от угла подачи излучения на отражающую грань.

При проектировании призменного дефлектора лазерного сканера, предназначенного для заполнения некоторой области сканирования с требуемым угловым размером σ, варьируя такие параметры как количество граней m и угол подачи α, можно добиться оптимальных для поставленной задачи характеристик дефлектора и режима сканирования.

В статье приведены основные результаты создания комплекса «Визир» для измерений двунаправленных спектрополяризационных коэффициентов отражения и яркости природных и искусственных объектов, указаны его назначение, состав и основные технические параметры.
Рассмотрены результаты спектрально-поляризационных исследований характеристик образцов, имитирующих объекты (загрязнения) чрезвычайных ситуаций природного (лесные пожары) и техногенного (разлив нефтепродуктов) характера, выполненных на данном комплексе с использованием поляризационных насадок при различных условиях (углах освещения, наблюдения, концентрации загрязняющих веществ, времени, прошедшем после загрязнения, степени термического повреждения древесины). Использование полученных результатов позволяет до 2-х раз повысить точность идентификации объектов мониторинга зон чрезвычайных ситуаций.
Изложены основные положения двух разработанных методик. Первая – методика определения контролируемых параметров лесных пожаров посредством авиационного мониторинга, позволяющая в диапазоне длин волн от 0,5 мкм до 0,7 мкм регистрировать максимальные значения степени поляризации отражённого излучения для гари 30–40 % и для горельника 15–20 %. Вторая – методика определения контролируемых параметров техногенных чрезвычайных ситуаций, связанных с разливом нефтепродуктов, посредством авиационного мониторинга, позволяющая регистрировать максимальные значения степени поляризации нефтяного разлива на воде: 40–50 % при оптимальных углах наблюдения, близких к зеркальным по отношению к углу падения солнечного излучения.
Разработанные методики внедрены в деятельность Министерства чрезвычайных ситуаций Республики Беларусь для принятия правильных управленческих решений по ликвидации чрезвычайных ситуаций и их последствий.