авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

«Секция 1. Образование в вузах и колледжах Секция 1. Образование в вузах и колледжах ОГЛАВЛЕНИЕ ...»

-- [ Страница 4 ] --

Интеллектуальная (адаптивная) обучающая система - обучающая система с элементами искусственного интеллекта. Такая система не только позволяет тренировать обучаемого и контролировать его знания, но и может определить, какие знания недостаточны или ошибочны, какой раздел теоретической или практической части учебника недостаточно хорошо усвоен, либо может дать дополнительные разъяснения. Таким образом, интеллектуальная обучающая система даёт возможность адаптировать процесс обучения под особенности каждого конкретного обучаемого, работающего с системой. В интеллектуальных обучающих системах управление обучением определяется самой обучающей системой на основании результатов обучения. Сценарий обучения формируется динамически в соответствии с текущей ситуацией. Реализация осуществляется на основании знаний о предметной области, о процессе обучения и об уровне знаний и умений обучаемого. Недостатком такой системы является предметная ориентация, т.е. привязка к конкретной предметной области.

Разрабатываемая нами интеллектуальная обучающая система состоит из трех частей:

электронного учебника, проверяющей и контролирующей частей.

Электронный учебник содержит необходимый материал по: оптике атмосферы, теории распространения лазерного излучения в рассеивающих и поглощающих средах, лазерному зондированию атмосферы, устройству лидара и по обработке экспериментальных данных.

Проверяющая часть организована в виде тестов, генерирующихся компьютером случайным образом. По каждому разделу электронного учебника обучаемому предлагается ответить на ряд вопросов, выбрав из нескольких вариантов ответов один. Набор вопросов определяется для каждого студента индивидуально.

Тренирующая часть включает в себя набор последовательно выполняемых лабораторных работ. Перед выполнением каждой из них компьютер случайным образом определяет условия эксперимента: параметры приемо-передающей системы (пиковое значение и уровень флуктуаций мощности, длительность импульса, угол поля зрения и площадь входной апертуры приемной системы), характеристики исследуемого облака (высота нижней границы, коэффициент ослабления и дисперсия их флуктуаций, микроструктура), оптическое состояние атмосферы (дальность видимости).

Обучаемый имеет возможность изменить предлагаемые параметры. Обучающая система имитирует процесс формирования лидарного сигнала и выводит на экран рассчитанные зависимости мощности полученного приемной системой сигнала от расстояния.

По представленной на экране графической зависимости студент должен определить параметры эхо-сигнала или облака (в зависимости от задания). Для проверки правильности выполнения предложенного задания компьютер вычисляет неизвестные параметры. Если обучаемый получил значения с допустимой ошибкой, задание считается выполненным, в противном случае ему придется выполнить работу повторно. После выполнения этой части работы студенту предлагается ответить на ряд вопросов для проверки понимания им полученных результатов.

Система сохраняет результаты работы обучаемого в базе данных с последующей возможностью их просмотра и анализа преподавателем.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПО РАДИАЦИОННЫМ СПЕКТРАЛЬНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ НЕОДНОРОДНЫХ ГАЗОВЫХ СРЕД С БОЛЬШИМ ГРАДИЕНТОМ ТЕМПЕРАТУР(300-3000К) О.К. Войцеховская, А.В. Войцеховский, А.Ю. Запрягаев Секция 2. Современные информационные технологии обучения Томский государственный университет, Томск В сообщении излагаются принципы создания, функциональная и концептуальная схема информационной системы «GAS RADIATION» для расчета спектральных характеристик неоднородных газовых сред при высоких температурах в качестве вычислительного эксперимента по взаимодействию излучения с веществом.

Система позволяет проводить вычисления функций пропускания, поглощения, излучательной способности и зависимостей вышеупомянутых спектральных характеристик от пространственного распределения температурной и газовой концентрации в многослойном газовом объеме. Для простых молекул параметры спектральных линий (центры, интенсивности, полуширины, квантовая идентификация) колебательно-вращательных переходов рассчитываются в программных модулях, встроенных в систему и генерирующих файлы параметров спектральных линий (ПСЛ).

Формирование базы данных ПСЛ для более сложных асимметричных молекул, выполняется в отдельной информационной системе "HOTGAS" [1, 2] и представляет собой совокупность баз данных по параметрам спектральных линий, вычисленных для конкретной температуры с шагом в температурном диапазоне 300-3000K.

Модель среды формируется следующим образом. Весь газовый объем разбивается на последовательность слоев, внутри которых параметры газа (температура, концентрация, коэффициент поглощения) постоянны и задаваемы в табличном виде. Этот прием, именуемый стратификацией, широко применяется в расчетах прохождения излучения в реальной атмосфере.

Особенностью системы является наличие нового компонента - подсистемы, учитывающей характеристики фотоприемных устройств [3]. Так как одна из прикладных функций описанной системы – моделирование методов дистанционного зондирования, включая пассивные способы, то анализ спектральной зависимости фоточувствительности, отношения сигнал/шум, углового распределения и других характеристик приемных устройств необходимы для включения в полную систему.

Также выполнено сравнение с другими базами данных. Наибольшее внимание посвящено анализу результатов по излучательным характеристикам. Применение в прикладных задачах, например, использование системы для построения пространственного распределения концентрации газа и средней температуры, нагретого газового объема, обсуждены на конкретных примерах газообразных соединений.

Литература 1. Войцеховская О.К., Пешков А.А., Тарасенко М.М., Шелудяков Т.Ю.//Известия ВУЗов. Физика. 2000. - № 8. - с.43-51.

2. Войцеховская О.К., Розина А.В., Трифонова Н.А. Информационная система по спектроскопии высокого разрешения. - Новосибирск: Наука, 1988. - 150 с.

3. Рогальский А. Инфракрасные детекторы. Пер. с англ. под ред. А.В.Войцеховского. - Новосибирск:

Наука, 2003. - 628с.

Секция 2. Современные информационные технологии обучения Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов Секция 3. Интеграция учебного и научно исследовательского процессов ОГЛАВЛЕНИЕ стр.

УЧЕБНЫЙ МАТЕРИАЛ КАК ТЕМЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ СТУДЕНТОВ……. Рожин В.В.

Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, Казань ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ……………………………………………………………………………. Карпов А.И. 1, Семенова М.П. 1, Лукин А.В. Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева. Казань Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-производственное объединение «Государственный институт прикладной оптики», Казань ДИСЦИПЛИНА «ТЕПЛОВИЗИОННЫЕ СИСТЕМЫ» В УЧЕБНОМ ПЛАНЕ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО НАПРАВЛЕНИЮ «ОПТОТЕХНИКА»……………………………………………….. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г.

Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК), Москва ИНТЕГРАЦИЯ НАУКИ, ГУМАНИТАРНОГО И ЕСТЕСТВЕННО–НАУЧНОГО ОБРАЗОВАНИЯ……………………………………………………………………………………………………. Гоннов В.В. 1, Гужов В.И. 1, Дубнищева Т.Я. 2, Дубнищев Ю.Н. Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), Новосибирск Новосибирский государственный университет экономики и управления (НГУЭиУ), Новосибирск ОРГАНИЗАЦИЯ И ОПЫТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И КОНСТРУИРОВАНИЮ В СРЕДЕ CAD/CAM/CAE СИСТЕМ В ИЛТТ……………………………………… Борейшо А.С., Леонов А.Ф.

Институт лазерной техники и технологий Балтийского государственного технического университета «ВОЕНМЕХ», Санкт-Петербург РАЗРАБОТКА НОРМАТИВНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ДЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТЕПЛОВИЗОРОВ…. Сидельников С.С. 1, Абасов М.Ю. Петербургский энергетический институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов, Санкт-Петербург ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», Санкт-Петербург Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ НИРС ВУЗА ПРИ АНАЛИЗЕ ЕГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ…………………………………………………………………….. Хименко В.И. 1, Изранцев В.В. 2, Шепета А.П. 1, Гвоздев С.С. 5, Каменков С.П. 3, Каров Д.Д. 4, Прусова Л.Н. 1, Худяков В.Ф. Санкт–Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург Международный банковский институт, Санкт-Петербург Фонд поддержки промышленности Санкт–Петербурга, Санкт-Петербург Санкт–Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург Санкт–Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики Санкт-Петербург СОЗДАНИЕ МЕТОДИКИ ПОИСКА ПАТЕНТОВ США ЧЕРЕЗ ИНТЕРНЕТ…………………………….. Зимацкий М.А., Химанин А.В., Гвоздев С.С., Синицын Д.Б.

Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург ЛАЗЕРНАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ТЕХНИКА………………………………………………………………………. Шалобаев Е.В. 1, Подмастерьев К.В. 2, Корндорф С.Ф. 2, Дунаев А.В.2, Ефименко А.В.3, Монахов Ю.С. Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург Орловский государственный технический университет, Орел Научно-производственная организация «Скала, Санкт-Петербург-Ломоносов) ВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС СТУДЕНЧЕСКИХ НАУЧНЫХ РАБОТ ПО РАЗДЕЛУ «ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И АВТОМАТИКА» В 1999 – 2003 ГОДАХ ……………………………………… Прусова Л.Н. 1, Гвоздев С.С. Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург ВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС СТУДЕНЧЕСКИХ НАУЧНЫХ РАБОТ ПО РАЗДЕЛУ «ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ, ОПТИЧЕСКИЕ И ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»………………………………………,…………………………………………………………… Никифоров В.О., Гвоздев С.С.

Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург ИМИТАЦИЯ «ВЗЛОМА» ШИФРАТОРА С ПОМОЩЬЮ КОРРЕЛЯЦИОННОГО АНАЛИЗА…………. Авдеев С.М., Измайлов И.В., Пойзнер Б.Н.

Томский государственный университет, Томск ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НАСЫЩЕНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ НА (НЕ)УСТОЙЧИВОСТЬ КОЛЬЦЕВОЙ СИСТЕМЫ: МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ………………………………………………….. Денисов П.Е., Измайлов И.В., Пойзнер Б.Н.

Томский государственный университет, Томск ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ГИПОТЕЗЫ КАПЛАНА-ЙОРКЕ В КОНТЕКСТЕ АНАЛИЗА СВОЙСТВ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ДЕТЕРМИНИРОВАННОГО ХАОСА ……………………………………………. Измайлов И.В., Лячин А.В., Пойзнер Б.Н., Шергин Д.А.

Томский государственный университет, Томск НОВАЯ ВОЗМОЖНОСТЬ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВОЛОКОННОЙ ОПТИКИ… Коханенко А.П., Пойзнер Б.Н., Романов И.В.

Томский государственный университет, Томск ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов НА ТОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛЕДЯЩЕГО ПЕЛЕНГАТОРА………………….……………. Дмитриев А.В.

Тульский государственный университет, Тула ПОВЫШЕНИЕ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ СИСТЕМ СОПРОВОЖДЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ…………………………………………………………………………………………………………. Алалуев Р.В., Антипов С.В., Дробышев В.В.

Тульский государственный университет, Тула ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНДИКАТРИС ИЗЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОДНИКОВЫХ ИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ…………………………………………………………... Алалуев Р.В., Иванов Ю.В., Самохвалова О.Л., Обручникова Е.А.

Тульский государственный университет, Тула Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов Секция 3. Интеграция учебного и научно исследовательского процессов УЧЕБНЫЙ МАТЕРИАЛ КАК ТЕМЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ СТУДЕНТОВ В.В. Рожин Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, Казань Предлагается некоторые разделы дисциплин, которые преподаются в сокращенном виде, давать студентам в качестве научно-исследовательских работ. При наличии отчетности выполненных работ это отражает единство учебной и научной работы студентов.

В настоящее время общетехническим дисциплинам электронно-электротехнического профиля для направления «Оптотехника» отводится небольшая доля времени. Такие дисциплины, как «Электротехника» и «Электроника» преподаются в сокращенном варианте, и о некоторых разделах у студентов не имеется никаких представлений. У студентов-«оптиков» на старших курсах наблюдается недостаточная электронно-электротехническая подготовка для решения комплексных задач по оптико-электронным приборам и системам.

Предлагается следующая методика повышения знаний студентов. Темы, которые не изучаются совсем или очень кратко, предлагать студентам в качестве научно-исследовательских работ.

Предполагается более углубленное изучение конкретной темы и должна ставиться задача конкретного применения исследуемых теоретических вопросов. Завершающим этапом может быть, например, доклад студента на студенческой научной конференции. В нашем университете это практикуется в шестом семестре по направлению 551900 в рамках учебной дисциплины «Введение в НИР», где некоторые темы докладов формируются в начале семестра из всех ранее пройденных (или изучаемых или будущих) дисциплин.

Например, при изучении схем включения фотодиодов общеизвестно, что при их работе с модулированным оптическим сигналом от объекта на фоне немодулированной фоновой засветки целесообразно иметь минимальную вольтовую чувствительность по постоянному току и максимальную по переменному. Для этого в литературе рассматривается дроссельная схема включения фотодиода, обеспечивающая малое сопротивление по постоянному току и большое – по переменному.

Автор предлагает в качестве нагрузки фотодиода использовать инвертор сопротивления (гиратор). Гираторы должны изучаться в дисциплине Теоретические основы электротехники. Их теория изложена в ряде учебников. Но как редко используемая тема электротехники, она не нашла отражения в учебных программах. Студентам необходимо изучить теорию работы гираторов, их преимущество – можно получить большое значение индуктивности с малыми потерями путем использования электронной схемы с емкостью. Студенты должны рассмотреть схемные решения гираторов на различной элементной базе (транзисторах и операционных усилителях) и на выведенных формулах сделать сравнение и показать их особенности.

На старших курсах эта тема может быть расширена и формироваться как задача получения максимального электрического сигнала в схемах включения фотоприемников. Студенты могут применить гираторы в колебательных контурах вместо индуктивности как при курсовом проектировании, так и при изготовлении схем.

Вышеизложенная методика формирования тем НИР студентов показывает единство учебной и научной работы студентов.

Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ А.И. Карпов 1, М.П. Семенова 1, А.В. Лукин Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева. Казань Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-производственное объединение «Государственный институт прикладной оптики», Казань В докладе представлен перечень, состав и характеристики оборудования лабораторных установок, используемых в учебном процессе в рамках дисциплины специализации «Измерение и контроль качества изображения оптических и оптико-электронных систем» специальности 190700 – Оптико-электронные приборы и системы и для специализаций магистерской подготовки 551901 – 551903 направления подготовки 551900 Оптотехника, а также в научно–исследовательской работе.

Эффективность подготовки инженерных и научных кадров во многом определяется уровнем оснащения лабораторных установок, применяемых в учебном процессе и научно–исследовательской работе. На кафедре ОЭС КГТУ им. А.Н. Туполева в тесном сотрудничестве с КОМЗ, ГУП ЦКБ «Фотон», ФГУП «НПО ГИПО» делается попытка создания лабораторного комплекса, позволяющего проводить контроль и исследование качества изображения оптических и оптико-электронных систем в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной области спектра.

Постановка этого практикума была обусловлена тем, что кафедра ОЭС является базовой для предприятий КОМЗ, ГУП ЦКБ «Фотон», ФГУП «НПО ГИПО», где широко применяются рассматриваемые методы измерения и исследования оптических и оптико-электронных систем. Для обучения студентов старших курсов по специальности 190700, магистров по программам 551901 – 551903 и аспирантов был разработан и поставлен на выпускающей кафедре ОЭС специальный лабораторный практикум, состоящий из 8 работ.

1. Измерение качества изображения фотообъектива по мире. Лабораторная работа поставлена на оптической скамье ОСК – 2ЦЛ, в качестве объекта измерений использован объектив Ю-37АМС.

2. Контроль качества изображения оптических систем по дифракционной точке и измерение кружка рассеяния. Универсальная лабораторная установка поставлена на базе гониометра «Бамберг». Фокусное расстояние объектива коллиматора f =1050 мм, световой диаметр 80 мм. Для измерения размера кружка Эри использован микроскоп с увеличением Г = 120х. В качестве объекта измерения использованы объективы со световым диаметром D = 20 - 70 мм. С помощью этой установки проводится оценка влияния качества изготовления призм, плоскопараллельных пластинок, находящихся в оптической схеме объектива и подвергаемых температурным воздействиям, на качество оптического изображения.

3. Измерение продольной и поперечной сферических аберраций объектива методом визуальных фокусировок. Установка базируется на оптической скамье ОСК – 2ЦЛ с применением специальных диафрагм. В качестве объектов измерения использованы объектив Ю-37А МС и специальный объектив с f =300 мм и диаметром 100 мм.

4. Измерение хроматических аберраций объектива. Специальная установка состоит из осветителя с конденсором, коллиматора (f = 270 мм и световым диаметром 50 мм), которые установлены на поворотным рычаге, микроскопа с увеличением Г=120х. Измерение производится в диапазоне длин волн = 400 - 700 нм с применением набора интерференционных светофильтров ( = ± 10 нм). В качестве объекта измерения используются объективы с f = 6 - 50 мм.

5. Измерение дисторсии фотографического объектива. Установка собрана на базе гониометра ГС - 5. В качестве объекта измерения использован объектив Индустар-50 в фокусе, которого установлена шкала l = 100 мм, с ценой деления 1 мм.

6. Измерение частотно-контрастной характеристики фотографического объектива.

Специальная установка состоит из осветителя с конденсором, растровых решеток с периодом N = (3,5,10) штр./мм, коллиматора с фокусом f = 600 мм, которые установлены на поворотном рычаге, и из микрообъектива с увеличением V=20х, сканирующей щели с ценой деления 0,01 мкм, приемника излучения ФЭУ-83 с блоком питания и гальванометром М95. В качестве испытуемых объектов измерения используются фотографические и специальные объективы.

7. Исследование качества объектива методом щели и нити (метод Максутова – Уханова).

Специальная установка типа ИАБ – 451 состоит из: объектива коллиматора с f = 270 мм, и световым диаметром 70 мм. Цена деления перемещения нити 0,01 мм. Цена деления шкалы для измерения перемещения тени нити 1 мм.

Указанные выше установки были разработаны и изготовлены КГТУ им. А.Н. Туполева совместно с КОМЗ.

Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов 8. Лазерные измерения кружка рассеяния объективов фотоэлектрическим методом в видимой и инфракрасной областях спектра (10,6 мкм и 0,632 мкм) производится на специальной универсальной установки, разработанной ФГУП «НПО ГИПО». Ввиду уникальности установки приведем ее оптическую схему Диапазон измерений размера наименьшего кружка рассеяния от 10 мкм до 200 мкм.

Абсолютная погрешность измерений не более 3 мкм. Состав установки:

1 - источник лазерного излучения ИК диапазона для измерительных целей (газовый СО2, =10,66 мкм);

2 - источник лазерного излучения видимого диапазона для юстировочных целей (газовый He Ne, =0,6328 мкм);

3 - (3’, 3”) – юстировочное плоское зеркало;

4 - короткофокусное сферическое зеркало;

5 - точечная диафрагма;

6-длиннофокусное сферическое зеркало;

элементы 3 - 6 входят в состав зеркального коллиматора (световой диаметр DK = 200 мм;

фокусное расстояние f’К=1800MM);

7 - контролируемый объектив;

8 - отсчетное устройство;

9 - узел измерительной щели (с датчиком линейных перемещений, цена деления 1мкм);

10 - вспомогательная оптическая система;

11 - фотоэлектрический преобразователь типа ИМО-4С;

12 - блок регистрации прибора ИМО-4С;

13 - стол, объективодержатель, крепежные и юстировочные детали и узлы универсальной установки типа АГ-2 (на рисунке не показан).

ДИСЦИПЛИНА «ТЕПЛОВИЗИОННЫЕ СИСТЕМЫ» В УЧЕБНОМ ПЛАНЕ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО НАПРАВЛЕНИЮ «ОПТОТЕХНИКА»

В.В. Тарасов, Ю.Г. Якушенков Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК), Москва Описывается структура и излагается краткое содержание программы учебной дисциплины «Тепловизионные системы», преподаваемой на филиале кафедры Оптико-электронных приборов Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК) при Центральном научно-исследовательском институте «Циклон» в течение последних трех лет.

В качестве одной из дисциплин специализации направления «Оптотехника» на филиале кафедры Оптико-электронных приборов МИИГАиК при ЦНИИ «Циклон» в течение последних трех лет читается курс лекций и проводятся практические занятия по дисциплине «Тепловизионные системы».

В общей системе подготовки специалистов данная дисциплина посвящена одному из наиболее развивающихся направлений оптико-электронного приборостроения. В конце 1990-х годов эти системы вступили в новый важный этап своего развития, что было вызвано созданием матричных (двумерных) многоэлементных приемников излучения (МПИ), позволивших реализовать «смотрящий» режим работы этих систем, т.е. отказаться от оптико-механических сканирующих устройств.

Цель изучения дисциплины заключается в расширении и углублении знаний о современных тепловизионных системах (ТВС). Изучение дисциплины базируется на дисциплинах «Физика», «Источники и приемники оптического излучения», «Прикладная оптика», «Оптические и оптико Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов электронные приборы и системы» и взаимосвязано с дисциплиной «Проектирование оптико электронных приборов» и другими курсами.

Изучение дисциплины делится на две части. Задачи первой заключаются в изучении особенностей структурных схем ТВС, физических основ инфракрасной техники, показателей качества работы ТВС, расчету их основных критериев качества и конструктивных параметров.

Задачи второй части заключаются в изучении элементной базы и типовых схем современных и перспективных ТВС, методов обработки сигналов в отдельных звеньях ТВС, а также методов и аппаратуры для их исследований и испытаний. Особое внимание уделяется системам третьего поколения (системам «смотрящего» типа) с малогабаритными матричными МПИ достаточно большого формата, а также соответствующим схемам считывания и первичной обработки сигналов.

Значительное место занимают вопросы применения ТВС в различных областях науки и техники.

В качестве основного учебного пособия по курсу используется монография В.В. Тарасова и Ю.Г.

Якушенкова «Инфракрасные системы «смотрящего» типа», выпущенная в свет издательством «Логос» в 2004 г.

ИНТЕГРАЦИЯ НАУКИ, ГУМАНИТАРНОГО И ЕСТЕСТВЕННО–НАУЧНОГО ОБРАЗОВАНИЯ В.В. Гоннов 1, В.И. Гужов 1, Т.Я. Дубнищева 2, Ю.Н. Дубнищев Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), Новосибирск Новосибирский государственный университет экономики и управления (НГУЭиУ), Новосибирск Обсуждаются возможности интеграции науки, гуманитарного и естественно–научного образования при подготовке специалистов, связанных с оптическими информационными технологиями.

Научно–техническое, информационное и кадровое наполнение наукоемкого сектора экономики по направлению «Оптотехника», углубление и интенсификация фундаментальных исследований, развитие новаций в учебно–образовательном процессе составляют одну из областей сотрудничества кафедры оптических информационных технологий НГТУ, кафедры современного естествознания и наукоёмких технологий НГУЭиУ и Сибирского отделения Российской Академии наук (СО РАН).

Интеграционная деятельность осуществляется в следующих направлениях:

1) развитие совместных фундаментальных исследований и обеспечение взаимодействия академической науки с образовательным процессом;

2) развитие опытно-экспериментальной и приборной базы для совместного использования научными сотрудниками, преподавателями, студентами, аспирантами НГТУ и научно исследовательских организаций;

3) формирование информационной базы в целях совершенствования учебного процесса на реальном поле фундаментальной и прикладной науки;

4) развитие новых образовательных технологий, включая дистанционное образование по компьютерным сетям.

Другой сферой деятельности являются попытки синтеза гуманитарного и естественно–научного образования при обучении студентов по направлению «Оптотехника» и подготовке специалистов с квалификацией «телеоператор». Это осуществляется за счёт развития интегрирующего курса «Концепции современного естествознания» с акцентом на оптику, введения элементов инженерного цикла в учебные планы подготовки специалистов инженерного и магистерского уровней.

Предусматривается выход на дистанционное образование. Такой подход создаёт базу для воспитания активной мировоззренческой позиции и устойчивого иммунитета к пропаганде в современных СМИ чертовщины и средневекового мракобесия. Высокий профессионализм неотделим от гуманизма и нравственности, целостного воззрения мира, понимания единства и взаимопомощи природы и общества.

ОРГАНИЗАЦИЯ И ОПЫТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И КОНСТРУИРОВАНИЮ В СРЕДЕ CAD/CAM/CAE СИСТЕМ В ИЛТТ А.С. Борейшо, А.Ф. Леонов Институт лазерной техники и технологий Балтийского государственного технического университета «ВОЕНМЕХ», Санкт-Петербург Подведены итоги 10-летнего стратегического сотрудничества ИЛТТ с НПП «Лазерные системы», специализирующегося на разработке, производстве и экспорте высокотехнологичной Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов продукции. Описан опыт работы ИЛТТ в области инженерной целевой подготовки и переподготовки с юридическими и физическими лицами.

Коллектив ИЛТТ – НПП «Лазерные системы» сегодня - это 60 человек штатных сотрудников и совместителей. Среди них 5 докторов наук и 8 кандидатов наук, преподаватели и научные сотрудники «ВОЕНМЕХа», инженеры, аспиранты и студенты. Средний возраст коллектива - едва за тридцать лет. Объем заказов на одного работника находится на уровне лучших мировых компаний разработчиков высокотехнологичной продукции.

Имеется мощная компьютерная база и волоконно-оптическая сеть, позволяющие вести проектирование, расчетный анализ и обучение в области механики, оптики, электроники, автоматизации на базе самых разнообразных CAD/CAM/CAE и PDM – систем (компьютерный класс 12 мест Pentium III 1000, RAM 256, HDD 20, 19”, Video 32, сервер ЛВС класса (компьютер преподавателя) - Intel Pentium IV 2000, RAM 512Mb, HDD 60 Gb, 64 Mb Video Asus 817PRO, Sampo 17” PD-80A11D;

лаборатории – 15 мест Pentium IV 1600, RIMM 1Gb, HDD 40, Video 64 Rageon, 22”;

локальная сеть - File-server 2 x Pentium III 1000, RAM ECC 512, HDD3x36 Raid 5).

Опыт работы ИЛТТ в области инженерной целевой подготовки и переподготовки с юридическими и физическими лицами;

расширение круга используемых лицензионных программ компьютерного инженерного анализа, проектирования и подготовки производства;

привлечение к переподготовке лучших преподавателей и специалистов Санкт-Петербурга уже сейчас показывают расширение спроса и необходимость политехнизации учебных планов.

Понимание острейшей необходимости подготовки квалифицированных специалистов, которые смогут свободно использовать возможности CAD/CAM/CAE систем, собственный успешный опыт решения этой проблемы и наличие высокопрофессиональных преподавательских кадров позволяют институту предложить новый комплекс технических и образовательных услуг. При этом ИЛТТ работает не только со студентами «ВОЕНМЕХа» и специалистами с высшим техническим образованием, желающими получить выгодное предложение от работодателя, но и с предприятиями, которые нуждаются в современных, хорошо подготовленных специалистах.

Цель проекта - переподготовка и целевая подготовка в области инженерного компьютерного анализа, проектирования и технологического обеспечения производства по многоотраслевой номенклатуре образовательных программ.

Задачи проекта - предложение на рынке образовательных услуг качественно новых программ по целевой подготовке и переподготовке в области инженерного компьютерного анализа и проектирования;

- снижение дефицита опытного конструкторско-технологического персонала в промышленности.

- повышение качества подготовки по естественно-научным и инженерным дисциплинам государственных образовательных стандартов направлений 654000 - «Оптотехника» и 551000 «Авиа- и ракетостроение» в ВУЗе.

Актуальность проекта - межотраслевой характер учебных программ инженерного компьютерного анализа и проектирования позволяет решить ряд актуальных задач промышленных предприятий и ВУЗа:

- восполнить отсутствие инженерной практики у специалистов, выпущенных ВУЗами в 90-х годах и не востребованных в тот период в промышленности;

- повысить квалификацию преподавателей ВУЗа и вести обучение базовым дисциплинам на основе современных CAD/CAM систем;

- частично переориентировать, в условиях предстоящего демографического спада, ресурсы ВУЗа на программы переподготовки и сгладить действие неизбежного сокращения государственного финансирования;

- содействовать нострификации российских дипломов инженерного образования при наличии у выпускников сертификатов пользователя систем инженерного компьютерного анализа от ведущих разработчиков программного обеспечения.

ИЛТТ имеет соглашения о сотрудничестве с производителями и дистрибьюторами программного обеспечения: ООО «Топ Системы» (T-FLEX – CAD, ТехноПро);

ООО «Тесис» (CFX-5);

«DELCAM PLC» (Power Shape / Power Mill);

ООО «Глосис» (Solid Works);

«Би Питрон» (Cimatron E).

Степень методической обеспеченности различна. Краткие курсы или сборники упражнений некоторых систем не русифицированы. Для некоторых систем требуется составление упражнений для базового и профессионального уровней подготовки. Значительная часть работ в области методического обеспечения была завершена в 2003 при выполнении двух НИР по программе Министерства образования РФ «Инновационная деятельность высшей школы».

Обеспечение маркетинга. Для демонстрации технических и организационных возможностей ИЛТТ, а также для укрепления сотрудничества с разработчиками и дистрибьюторами программ Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов инженерного компьютерного анализа в 2002-4 гг. были проведены девять тематических семинаров с приглашением конструкторов, расчетчиков и технологов предприятий Санкт-Петербурга, а также студентов и преподавателей. Среднее количество участников семинаров – 20 - 25 человек. За тот же период произведена переподготовка специалистов предприятий Санкт-Петербурга («Полиграфмаш», «Арсенал», СПАРК, «Полиформ», «Техлен»), Вьетнама, КНР и дополнительная подготовка студентов (всего более 60 человек).

По направлению ИЛТТ два студента проходили стажировку в компании «Би Питрон» и получили сертификаты пользователей CAD/CAM системы «Cimatron E». Проект Д. Григорьева признан одним из победителей конкурса студенческих работ фирмы “DELCAM PLC”. Методические разработки ИЛТТ по переподготовке технологов в среде T-FLEX/ТехноПРО выпущены с логотипом «ОДОБРЕНО РАЗРАБОТЧИКОМ».

Таким образом, на основе более чем 10-летнего стратегического сотрудничества ИЛТТ БГТУ «ВОЕНМЕХ» с НПП «Лазерные системы», специализирующегося на разработке, производстве и экспорте высокотехнологичной продукции, получены положительные результаты по подготовке и закреплению в промышленности высококвалифицированных специалистов в области критических технологий.

РАЗРАБОТКА НОРМАТИВНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ДЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТЕПЛОВИЗОРОВ С.С. Сидельников 1, М.Ю. Абасов Петербургский энергетический институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов, Санкт-Петербург ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», Санкт-Петербург Во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева с привлечением ведущих специалистов других организаций Санкт-Петербурга разработаны проекты ГОСТ Р «Приборы тепловизионные измерительные.

Методика поверки» и международного стандарта «Procedure for control of the main characteristics of thermovision instruments» в рамках МОЗМ. Приведены основные контролируемые параметры ТВП-И и их определения, а также методы и средства контроля данных параметров.

Измерительные тепловизоры - оптико-электронные приборы пирометрического контроля температурных полей, динамически развивающаяся отрасль неконтактной термометрии. Каждый год происходит существенное обновление парка моделей, предлагаемых на отечественном рынке, появляются новые фирмы производители данных приборов. Расширяется и спрос на тепловизоры.

Последнее, в значительной мере, обусловлено тем, что тепловизионные обследования включены в соответствующие нормативы по диагностике электрооборудования, дымовых труб, теплового оборудования и с 2003 г. стали обязательными при приемке зданий в эксплуатацию и их паспортизации. Однако, отсутствие стандартизированной номенклатуры параметров и характеристик для тепловизионных измерительных приборов и системы метрологического обеспечения этого класса приборов, вызывает большие проблемы их применения в соответствии с Законом РФ «Об обеспечении единства измерений», а также затрудняет сравнительный анализ и оптимальный выбор приборов для решения конкретных задач.

До середины 90-х годов тепловизионные приборы использовались, в основном, в военно промышленном комплексе в целях наблюдения, поиска, обнаружения и распознавания различных объектов. Разработанная в то время нормативная документация, в том числе и Государственные стандарты, имели ограниченное распространение и применение, кроме того, данные документы ориентированы на «обнаружительные» тепловизионные приборы, выходным параметром которых является обнаруживаемый или разрешаемый оператором перепад яркости в формируемом изображении. Поверка данного класса приборов замыкается на государственный первичный эталон энергетической яркости ИК-излучения.

При этом появившиеся измерительные тепловизионные приборы, измеряемым параметром которых является температура, оказались практически без метрологического обеспечения. В порядке решения данной проблемы в новую государственную поверочную схему для средств измерения температуры ГОСТ 8.558-93 была введена цепочка для передачи единицы измерительным тепловизионным приборам.

Ввиду того, что у одних тепловизионных приборов измеряемой величиной является энергетическая яркость, а у других – радиационная температура, и в соответствии с этим поверка данных средств измерений замыкается на два различных эталона, целесообразно разделить тепловизионные приборы на два класса: обнаружительные и измерительные.

Разработанные проекты заполняют нормативный вакуум, возникший в метрологическом обеспечении измерительных тепловизоров. Проекты обеспечивают единство терминов и понятий, Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов они вводят ряд параметров и характеристик, контроль которых позволит обеспечить единство измерений температурных полей данными приборами.

В основу разработки методики поверки было положено сформулированное определение измерительного тепловизора как оптико-электронного прибора, предназначенного для бесконтактного (дистанционного) наблюдения, измерения и регистрации пространственного/пространственно временного распределения радиационной температуры объектов, находящихся в поле зрения прибора, путем формирования временной последовательности термограмм и определения термодинамической температуры поверхности объекта по известным коэффициентам излучения и параметрам съемки (температура окружающей среды, пропускание атмосферы, дистанция наблюдения и т.п.).

Определив измерительный тепловизор как средство измерения пространственно-временных распределений температуры или температурных полей, мы тем самым определяем перечень параметров, которые необходимо контролировать для обеспечения этих измерений. Эти параметры могут быть разбиты на три группы: температурных, пространственных и временных параметров и характеристик.

Температурная группа является базовой. Она определяет температурный диапазон и основную погрешность измерения радиационной температуры. Кроме того, в нее входит оценка порога температурной чувствительности – разности температур эквивалентной шуму.

Группа пространственных параметров включает: угол поля зрения тепловизора, неравномерность чувствительности по полю и пространственное разрешение, определяемое как минимальный размер (угловой или пространственный) объекта типа щели, при котором еще может быть выполнено измерение его температуры с заданной основной погрешностью тепловизора.

К временным параметрам относится оценка сходимости показаний тепловизора, определяющая временную нестабильность измерений тепловизора.

Включенный перечень параметров далек от полноты описания качества измерения температурных полей тепловизором и является, скорее минимально необходимым, что отвечает концепции закона "О техническом регулировании".

Для практической реализации методик поверки во ВНИИМ, помимо уже имеющихся образцовых излучателей, совместно с Омским заводом «Эталон» разработан образцовый протяженный излучатель ИП 540/40/100 и набор тепловых мир для поверки угловых и пространственных характеристик тепловизионных измерительных приборов. Данные средства измерения прошли испытания с целью утверждения типа и внесены в государственный реестр средств измерения.

Таким образом, на данный момент создана и совершенствуется система метрологического обеспечения измерительных тепловизонных приборов, которая привязана к государственным первичным эталонам единиц температуры, включающая в себя нормативную документацию на методы поверки и комплекс метрологического оборудования для контроля и оценки и характеристик тепловизионных измерительных приборов.

Кроме этого, в настоящее время по решению 37-го заседания международного комитета законодательной метрологии во ВНИИМ на базе проекта ГОСТ Р «Приборы тепловизионные измерительные. Методика поверки» ведется разработка международного стандарта «Procedure for control of the main characteristics of thermovision instruments» в рамках МОЗМ.

ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ НИРС ВУЗА ПРИ АНАЛИЗЕ ЕГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В.И. Хименко 1, В.В. Изранцев 2, А.П. Шепета 1, С.С. Гвоздев 5, С.П. Каменков 3, Д.Д. Каров 4, Л.Н. Прусова 1, В.Ф. Худяков Санкт–Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург Международный банковский институт, Санкт-Петербург Фонд поддержки промышленности Санкт–Петербурга, Санкт-Петербург Санкт–Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург Санкт–Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики Санкт-Петербург Рассмотрены особенности разработанной представителями ряда ведущих вузов Санкт– Петербурга методики оценки научно-исследовательской работы студентов (НИРС) вузов региона.

Рассмотрены возможности использования полученных с помощью этой методики оценок для анализа некоторых аспектов образовательной деятельности вузов.

Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов Методика оценки состояния НИРС вузов разработана коллективом авторов для применения её в новых экономических условиях перехода российской экономики на рыночные и рыночно-сетевые виды экономических отношений. Международное разделение рынка труда и рынка образовательных услуг, изменяющиеся требования к выпускникам на внутрироссийском рынке труда, потребовали нового подхода к оценке состояния НИРС, как элемента образовательной среды вузов. В этих условиях к выпускникам вузов стали предъявляться новые требования, такие как умение использовать в работе международные информационные сети и самим создавать их элементы, умение показывать уровень полученных знаний на различного уровня профессиональных состязаниях, в том числе, международных, умение отстаивать свою точку зрения на представительных профессиональных форумах и так далее. Всё это необходимо учитывать при подготовке новых поколений специалистов.

В предложенной авторами методике показатели организации и результативности НИРС распределены по семи группам (кластерам):

- управление и методическое сопровождение НИРС, - активность вуза по НИРС, - активность студентов вуза в НИРС, - результативность НИРС, - качество руководства НИРС, - финансирование НИРС, - информационная поддержка НИРС.

Первый кластер – управление и методическое сопровождение НИРС – позволяет установить факт наличия в вузе системы управления и организационно-методического обеспечения НИРС, факт наличия в вузе структуры, координирующей НИРС и позволяющей факультетам и кафедрам вуза обмениваться опытом, использовать опыт других вузов. Наличие этой системы способствует развитию разнообразия форм воспитания творчески активных личностей студентов на кафедрах и факультетах вуза. В этом же кластере оценивается научно-методическое обеспечение и сопровождение творческой деятельности студентов. Наличие учебных пособий, методических указаний по вопросам творческой деятельности студентов дает возможность студентам использовать методические наработки коллег различных поколений. Здесь же устанавливается факт наличия в вузе систем и структур, обеспечивающих развитие передовых форм творческой и инновационной деятельности студентов, наличие в вузе творческих объединений, в работе которых участвуют студенты. Особенно обращается внимание на наличие в вузе молодежных секций научных обществ, в том числе международных. Эти системы и структуры призваны обеспечить многообразие вариантов выбора путей для совершенствования профессиональных качеств будущих специалистов и ученых.

Второй кластер – активность вуза по НИРС – характеризует деятельность вуза по организации методических и молодежных конференций, конкурсов, выставок, олимпиад – деятельность вуза по созданию условий для развития коммуникативной составляющей профессиональной культуры будущих специалистов и ученых.

Третий кластер – активность студентов вуза в НИРС – включает количественные показатели деятельности, показывает, насколько эффективно студенты вуза используют предоставленные им вузом возможности для своего творческого роста. Показатели данного кластера выявляют, на сколько эффективно поставлен в вузе процесс воспитания творчески активной личности будущего специалиста и ученого.

Четвертый кластер – результативность НИРС – характеризует достижения студентов вуза в основных направлениях их деятельности в НИРС. Показатели этого кластера могут служить оценкой качества работы руководителей – преподавателей и сотрудников вуза по руководству НИРС.

Пятый кластер – качество руководства НИРС – характеризует количество руководителей НИРС, выделяя тех из них, под руководством которых получены основные результаты НИРС. Это характеризует развитость систем индивидуальной работы со студентами преподавателей и сотрудников кафедр и отделов вуза.

Шестой кластер – финансирование НИРС – характеризует долю участие студентов вуза в материальной оценке труда исполнителей научных работ вуза, наличие и величину фондов материального поощрения студентов за их творческие достижения в конкурсах, олимпиадах, на конференциях, выставках, преподавателей и сотрудников вуза – за достижения в руководстве студентами. Эти показатели характеризуют уровень заинтересованности руководства к результативности НИРС вуза.

Седьмой кластер – информационная поддержка НИРС – характеризует наличие в вузе традиций информационного обеспечения функционирования системы НИРС, информационного обеспечения пропаганды достижений студентов вуза в области НИРС. Этот кластер также Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов характеризует уровень ответственности студентов, осуществляющих поддержку информационных ресурсов НИРС, уровень их методического руководства.

Применение указанной системы показателей для оценки деятельности НИРС вуза позволяет, кроме всего прочего, судить о следующих аспектах образовательной деятельности вуза:

- о наличии в вузе разнообразных форм воспитания творчески активной личности молодого специалиста и ученого, - о наличии в вузе многообразия вариантов выбора путей для совершенствования профессиональных качеств обучающихся, - о создании вузом условий для развития коммуникативной составляющей профессиональной культуры студентов, - об эффективности постановки индивидуальной работы со студентами вуза, - о широте использования информационных технологий в деятельности вуза.

Авторы надеются, что разработанная система, конечно, после необходимой апробации и последующей корректировки, будет весьма полезна для оценки деятельности вузов.

СОЗДАНИЕ МЕТОДИКИ ПОИСКА ПАТЕНТОВ США ЧЕРЕЗ ИНТЕРНЕТ М.А. Зимацкий, А.В. Химанин, С.С. Гвоздев, Д.Б. Синицын Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург Для эффективной организации научных и учебных работ необходимо иметь доступ к базе данных патентных ведомств различных стран. Материалы патентных ведомств размещены в Интернете, бесплатный доступ предоставляет только патентное ведомство США. Структура этих материалов сложна и разветвлена, а сами материалы представлены на английском языке. В докладе приведена методика поиска патентов США по различным информативным параметрам.

Для начала поиска необходимого патента надо зайти на стартовую страницу поиска, которая расположена в Интернете по адресу: http://www.uspto.gov Данная страница часто меняет свой внешний вид, но закладки остаются постоянными. Слева на главной странице сайта расположены различные закладки. Они разделены на 2 группы. Первые относятся к патентам, а вторые относятся к торговым маркам.

Для поиска патентов выбирается кнопка Search (Поиск). Нажимая её, попадаем на следующую страницу. Эта страница разделена на 2 части. Эти части выделены различными цветами. Левая часть относится к поиску самих патентов (Issued Patents), а правая часть относится к поиску патентных приложений (Published Applications).

В левой половине страницы перечислены 3 вида поиска патентов:

1) Quick Search (Быстрый Поиск), 2) Advanced Search (Расширенный Поиск), 3) Patent Number Search (Поиск По Номеру Патента).

Самым быстрым и точным способом поиска является поиск по номеру патента. При наличии номера патента и его корректности нажимается закладка (Patent Number Search), а затем просто вводится номер в единственной строчке на странице поиска по номеру патента. Если патент с таким номером существует, то система выдаст соответствующее сообщение. Если есть сомнение в том, как ввести номер патента, то рядом с полем есть ссылка на помощь (Help). Если отсутствует номер патента, а есть какая то другая информация о патенте, то можно воспользоваться оставшимися двумя способами.

Так быстрый поиск (Quick Search) целесообразно использовать, когда известен год выпуска патента или хотя бы временной диапазон выпуска патента. Страница быстрого поиска содержит поля ввода. Верхнее поле (Select Year), это поле ввода года поиска, а нижнее поле это поле для ввода слов, которые содержатся в патенте.

Самыми широкими возможностями обладает расширенный поиск (Advanced Search). Этот поиск имеет очень много критериев для поиска, например, Дата выдачи, Номер заявления, Дата заявления, Страна изобретателя и т.д. Введя всю имеющуюся информацию о патенте в соответствующие поля поиска, можно найти патент. Соответственно, если имеется только общая информация о патенте, например, только год выпуска и страна изобретателя, можно получить очень много результатов поиска (до несколько сотен), а значит, придется потратить много времени для поиска самих результатов.

Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов Кроме помощи, которая имеется на самих страницах поиска, есть ещё и общая помощь. Если не удалось найти требуемый патент, то можно попробовать поискать его на поисковых серверах.

Ниже представлена обобщенная блок – схема алгоритма поиска.

Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов Начало, Стартовая Страница www.uspto.gov Заходим на страницу поиска (www.uspto.gov/index-1.html) Выбор типа поиска 1) Quick Search 2) Advanced Search 3) Patent Number Search (Быстрый Поиск) (Расширенный Поиск) (Поиск По Номеру) (patft.uspto.gov/netahtml/se (patft.uspto.gov/netahtml/ (patft.uspto.gov/netahtml/ arch-bool.html) search-adv.html) searchnum.html) Удалось ли найти да нет патент?

Прочитайте страницы помощи по всем типам поиска (www.uspto.gov/netahtml/help/ Попробовать поискать на help.htm) поисковых серверах.


1) www.ya.ru 2) www.rambler.ru 3) www.google.com 4) www.yahoo.com нет да 5) www.aport.ru Хотите ли вы искать 6) www.altavista.com еще раз?

7) www.metabots.ru Конец поиска Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов ЛАЗЕРНАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ТЕХНИКА Е.В. Шалобаев 1, К.В. Подмастерьев 2, С.Ф. Корндорф 2, А.В. Дунаев 2, А.В. Ефименко 3, Ю.С. Монахов Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург Орловский государственный технический университет, Орел Научно-производственная организация «Скала, Санкт-Петербург-Ломоносов) В докладе приведен реальный пример интеграции научно-исследовательской и учебной работы, на основе успешной производственной деятельности НПО «Скала», оригинальных конструкторско-технологических решений.

Разработка сканирующих лазерных стимуляторов с биологическими обратными связями, которую ведет НПО «Скала» (Санкт-Петербург-Ломоносов) совместно с СПбГУ ИТМО, успешно внедряется в учебный процесс кафедры «Приборостроение, метрология и сертификация»

Орловского государственного технического университета, преподаватели которой готовят курс «Лазерная техника в медицине». В работе приняли участие Калужский медико-технический лазерный центр и Лазерная академия наук РФ.

Ценность работы отмечена тем, что СЛС, которые предложены в качестве предметной области, внесены в Государственный реестр новых медицинских технологий. НПО «Скала», которая первой в России разработала и стала выпускать СЛС, имеет разрешительные документы от Министерства здравоохранения и медицинской промышленности, сами установки – сертификаты Госстандарта РФ.

Они рекомендованы для профилактики и лечения около 140 патологий. На этих установках защищено 30 диссертаций в области медицины, в том числе 8 докторских. НПО «Скала» выпустила около установок, на которых прошло лечение и профилактику более 2 млн. пациентов. Тесное сотрудничество НПО «Скала» с СПбГУ ИТМО оформлено договором, который позволил вести на ее базе производственную и преддипломную практики, выпускные квалификационные работы.

В первой разделе курса изложены биофизические основы воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения на человека. Приведены основные эффекты взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями. Освещены проблемы контроля и дозиметрии лазеротерапии, которые включают вопросы потери энергии лазерного излучения на отражение и в коже.

Во втором разделе изложены методы низкоинтенсивной лазерной терапии и принципы построения на их основе лазерных терапевтических устройств:

• метод сканирующей лазеротерапии и сканирующие лазерные стимуляторы;

• метод лазерной хронотерапии в режиме биоуправления и лазерная биоуправляемая аппаратура;

• метод лазерной биофотометрии и лазерная терапевтическая аппаратура с биофотометром;

• метод контроля поглощаемой в эпидермисе мощности излучения и принцип построения на его основе лазерного терапевтического устройства;

• метод фитолазерофореза и его аппаратурная реализация;

• метод лазеротерапии «ультразвуковыми частотами» и принцип построения «ультразвуковых лазеров»;

• метод сочетанного воздействия – магнито-инфракрасно-лазерной терапии и принципы построения аппаратуры для МИЛ-терапии Затем изложены принципы построения лазерных терапевтических аппаратов с контролем выходных параметров В третьем разделе речь идет об особенностях применения полупроводниковых лазерных излучателей в лазерных терапевтических устройствах. Приведены физические основы работы полупроводниковых излучателей (как диодов, так и лазеров) и их основные характеристики.

В пособие внесены данные о сканирующих лазерных стимуляторах разных типов.

Представлены примеры расчетов магнитного поля, которые сделаны для нескольких схем оптико механических дефлекторов. Именно варианты этих расчетов и являются основой для инженерной части рассматриваемого пособия. Авторами пособия получены три патента - на лазерное терапевтическое устройству, на последнюю модель дефлектора с использованием торсионов, на способ контроля поглощенной дозы при низкоинтенсивной лазерном излучении.

Часть работы выполнена в рамках гранта РАН и администрации Санкт-Петербурга. Список литературы свидетельствует о широте рассматриваемых аспектов данной проблемы.

Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов ВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС СТУДЕНЧЕСКИХ НАУЧНЫХ РАБОТ ПО РАЗДЕЛУ «ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И АВТОМАТИКА» В 1999 – 2003 ГОДАХ Л.Н. Прусова 1, С.С. Гвоздев Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург В докладе представлены некоторые статистические данные Всероссийского открытого конкурса студенческих научных работ по разделу «Приборостроение и автоматика». Приведен их краткий анализ.

Всероссийский открытый конкурс студенческих научных работ по естественным, техническим и гуманитарным наукам в высших учебных заведениях Российской Федерации по разделу «Приборостроение и автоматика» с самого начала его создания поручено проводить Санкт– Петербургскому государственному университету аэрокосмического приборостроения в качестве базового вуза.

За годы его проведения накопился достаточно большой опыт организации конкурса по указанному разделу, стабилизировалась процедура рецензирования работ, накопились достаточно обширные статистические данные.

Необходимо отметить, что развитие конкурса неотрывно связано с развитием высшей школы, особенно в последние годы. Поэтому авторы сочли необходимым представить некоторые статистические данные конкурса за последние пять лет.

Среди статистических данных авторы выделили такие данные:

• общее количество представленных на конкурс по данному разделу работ;

• количество работ, представленных вузами каждого региона;

• количество вузов каждого региона, представивших работы своих студентов на конкурс;

• количество работ студентов вузов каждого региона, представленных к награждению медалями и дипломами конкурса.

При этом необходимо учитывать тот факт, что вузы Уральского и Дальневосточного регионов участвовали в данном разделе конкурса эпизодически.

Общее количество работ, представленных на конкурс по разделу «Приборостроение и автоматика», стабильно возрастало вплоть до 2001 года, далее оно установилось на уровне 160 – 180 работ. С 2000 года стабилизировалось количество работ вузов Северо–Западного, Южного регионов, ежегодное количество работ вузов Приволжского, Центрального, Сибирского регионов претерпевает большие колебания.

Количество вузов каждого из регионов колеблется несущественно, за исключением вузов Северо–Западного региона. Общее количество вузов, представивших работы на данный раздел конкурса, стабильно с 2000 года и составляет около 30.

Следует более подробно прокомментировать динамику изменения количества работ студентов вузов, представленных к награждению дипломами и медалями конкурса. В соответствии с ежегодными приказами Министерства образования РФ каждому разделу конкурса планируется определенное количество медалей и дипломов. В последние два года Минобразования России особенно тщательно следит за соблюдением этого регламента.

Работы студентов вузов Северо–Западного, Приволжского, Центрального, Южного, Сибирского регионов регулярно удостаиваются наград нашего раздела конкурса. Работы студентов вузов Уральского региона удостоены двух наград в 2002 году, Дальневосточного региона - двух наград в 2001 и 2002 году.

ВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС СТУДЕНЧЕСКИХ НАУЧНЫХ РАБОТ ПО РАЗДЕЛУ «ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ, ОПТИЧЕСКИЕ И ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»

В.О. Никифоров, С.С. Гвоздев Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург В докладе представлены некоторые статистические данные Всероссийского открытого конкурса студенческих научных работ по разделу «Оптико-электронные приборы и системы, оптические и лазерные технологии». Приведен их краткий анализ.

Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов Всероссийский открытый конкурс студенческих научных работ по естественным, техническим и гуманитарным наукам в высших учебных заведениях Российской федерации по разделу «Оптико электронные приборы и системы, оптические и лазерные технологии» с 1997 года поручено проводить Санкт-Петербургскому государственному университету информационных технологий, механики и оптики в качестве базового вуза.

За годы его проведения накопился достаточно большой опыт организации конкурса по указанному разделу, определена процедура рецензирования работ, накопились достаточно большие статистические данные. Среди статистических данных авторы выделили такие:

• количество представленных на конкурс работ, в том числе по регионам;

• количество вузов–участников конкурса, в том числе по регионам;

• количество городов, из которых вузы представили свои работы на конкурс, в том числе по регионам;

• количество наград, полученных студентами вузов региона;

• количество вузов, студенты которых получили награды;

• количество работ, по которым опубликованы результаты;

• количество публикаций авторов по тематике работ.

За последние два года стабилизировалось количество работ, представленных на конкурс по разделу «Оптико-электронные приборы и системы, оптические и лазерные технологии». При этом оно неизменно по шести регионам, из которых вузы представляли работы своих студентов. Это Центральный (включая Москву), Северо-Западный (включая Санкт-Петербург), Приволжский, Уральский, Сибирский и Дальневосточный.

За последние три года произошло увеличение количества вузов, из которых студенты представили свои работы. Это связано с поступлением материалов из вузов Центра, Приволжского региона, Сибири и Дальнего Востока.


Количество городов, из которых представили свои работы студенты, за последние три года увеличилось почти вдвое, в основном, за счет городов Поволжья и Дальнего Востока.

По такому показателю, как количество наград, полученных студентами из вузов регионов, обращает на себя внимание тот факт, что большинство наград получено студентами вузов Северо Запада и Сибири. При этом количество вузов, студенты которых получили награды конкурса, за последние три года увеличилось.

Количество представленных работ, по которым предварительные результаты опубликованы, стабильно растет уже на протяжении четырех лет. В 1999 году таких работ было только 6, а в году 21 работа.

Количество публикаций авторов представленных работ растет постоянно за все годы проведения конкурса и в 2003 году эта цифра составила более 100.

Приведенные статистические данные свидетельствуют о повышении интереса к конкурсу по данному разделу, о повышении уровня представленных на конкурс работ, о стабильно высоком уровне работ, представляемых вузами Северо-Западного и Сибирского регионов.

ИМИТАЦИЯ «ВЗЛОМА» ШИФРАТОРА С ПОМОЩЬЮ КОРРЕЛЯЦИОННОГО АНАЛИЗА С.М. Авдеев, И.В. Измайлов, Б.Н. Пойзнер Томский государственный университет, Томск Для освоения студентом вопросов нелинейной оптики, теории детерминированного хаоса, криптографии, методов корреляционного анализа (КА) и приобщения его к полидисциплинарным исследованиям разработаны методические аспекты имитационного эксперимента по изучению процессов в шифраторе на базе нелинейного кольцевого интерферометра.

Сегодня формируется направление исследований на границе оптоинформатики и криптографии. Одна из задач, которую призваны решать эти исследования, заключается в том, чтобы разрабатывать принципы функционирования и элементную базу оптических устройств защиты информации. В свою очередь, это предполагает развитие криптоаналитических методов. По мнению авторов, эффективным в учебно-методическом отношении объектом для освоения студентом простейших исследовательских навыков разработчика устройств скрытой передачи сообщений и криптоаналитика является модель (1) - (2) процессов в системе «шифратор – дешифратор» на основе нелинейного кольцевого интерферометра (НКИ) – (рис. 1.).

Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов а б Рис. 1. Схема криптосистемы на базе НКИ.

o При повороте элементом G светового поля на = 120 (в плоскости xOy) шифратора (а) траектории лучей 1, 2, замыкаются после трёх проходов. В дешифраторе (б) траектории лучей 1 и 3, 2 и 1, 3 и 2 после прохода интерферометра суммируются на выходном зеркале Модель эволюции нелинейного фазового набега U(r, t) в нелинейной среде (НС) и распределение интенсивности на входе НС в шифраторе имеют вид:

U (r, t ) KA nL ( r, t ) (1) n = + D e xy U ( r, t ) U ( r, t ), t 1 R ( r, t ) = (1 R ) A ( r, t ) + (1 R ) A in ( r, t ) A nL ( r ', t ) 2 A nL in cos( + in ( r, t ) nL ( r ', t )) A nL ( r ', t ) (2) +, Одним из условий криптографической стойкости шифратора является невозможность определения ключей шифратора даже в том случае, когда противнику известен закон шифрования. В случае криптосистемы, построенной на основе НКИ, такими ключами становятся параметры модели (1) - (2), например, величина времени запаздывания te в контуре обратной связи (КОС), порядок транспозиции m и угол поворота поля. Как показали исследования авторов, криптосистема, изображённая на рис. 1, при некоторых значениях параметров модели (1) - (2) уязвима к «взлому»

методом КА. Поэтому, используя его, можно имитировать «взлом» шифратора, т.е. оценить величины te, m, и направление поворота поля в плоскости xO.

Подготовка студента, участвующего в проведении имитационных экспериментов в роли разработчика системы и криптоаналитика, должна включать в себя:

1. Базовые знания по физической, геометрической, нелинейной оптике и статистической радиофизике.

2. Элементы теории КА сигналов, включая основные принципы построения и функционирования корреляционного устройства.

3. Основные понятия из теории детерминированного хаоса и синергетики.

4. Представления о физической подоплёке процессов в НКИ и построенной на его основе криптосистеме, а также о методах КА для оценки параметров модели как криптографических ключей шифратора.

Структуру проведения цикла имитационных экспериментов целесообразно разбить на несколько этапов, каждый из которых будет содержать исследовательское задание студенту:

I. В качестве адаптационных сюжетов студенту рекомендуется поручить классические задачи КА, например построение автокорреляционных функций гармонического сигнала, широкополосного и узкополосного случайных сигналов, моделирование процесса выделения скрытых периодичностей на фоне шумов (при этом студенту предоставляется выбор соотношения амплитуд периодического и шумового сигналов). Целесообразно также практиковать моделирование процедур идентификации бездисперсионных трактов по величине времени запаздывания широкополосных сигналов, распространяющихся в них.

II. На пропедевтическом этапе студенту поручается имитация процедур (де)шифрации в криптосистеме на основе НКИ в случаях одно- и двухмерных сигналов. Для этого студенту предлагается ознакомиться с моделью и пронаблюдать – постадийно – процессы (де)шифрации Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов сигналов при заданных параметрах системы. Затем, используя карты динамических режимов либо бифуркационные диаграммы, студент должен сам выбрать режим функционирования криптосистемы и сделать выводы о том, как вариации параметров НКИ (т.е. ключей) влияют на степень хаотического маскирования сообщений.

III. Исследовательский этап предусматривает имитацию "взлома" криптоаналитиком перехваченных сообщений, т.е. оценки ключей шифрсистемы: величины te, m, и направления поворота поля в плоскости xO. Сначала студент совместно с преподавателем проводит серию имитационных экспериментов, позволяющих студенту на практике освоить навыки применения средств КА для «взлома» параметров НКИ. Затем студенту предлагается провести «слепой»

эксперимент по вскрытию «ключей» шифратора, суть которого состоит в том, что преподаватель вводит параметры шифратора, неизвестные студенту, которые ему необходимо определить. В рамках этой задачи осуществима ролевая игра: один студент – "шифровальщик", другой – "взломщик". Другое возможное творческое задание – оценка студентом границ применимости методов КА в данном сюжете и учёт влияния погрешности вскрытия параметров на качество дешифрации перехваченного сообщения.

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НАСЫЩЕНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ НА (НЕ)УСТОЙЧИВОСТЬ КОЛЬЦЕВОЙ СИСТЕМЫ: МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ П.Е. Денисов, И.В. Измайлов, Б.Н. Пойзнер Томский государственный университет, Томск Излагается опыт разработки проблемного компьютерного эксперимента по изучению влияния физических факторов (включая насыщение нелинейности [1]) на (не)устойчивость структурообразования в нелинейном кольцевом интерферометре.

В последние годы активно развиваются различные аспекты оптоинформатики как полидисциплинарного научного направления. Изложение теоретических основ оптоинформатики студентам предполагает создание для них специальных учебно-исследовательских контекстов.

Особенностями последних, на наш взгляд, должны быть, во-первых, необходимость оперирования методами, понятиями и моделями нескольких учебных предметов, в том числе – физической и нелинейной оптики, теории систем и детерминированного хаоса (ДХ), численных методов решения дифференциальных уравнений etc. Во-вторых, учебные задания для студентов должны быть многоуровневыми и содержать проблемные задачи, требующие творческого подхода, а не только обращения к учебному материалу других дисциплин. В-третьих, содержание части проблемных задач должно коррелировать с тематикой НИР, проводимых сотрудниками кафедры, что позволило бы обновлять учебно-методический материал за счёт освоения и рутинизации исследовательских процедур.

Например, моделирование процессов структурообразования и хаотизации в нелинейном кольцевом интерферометре (НКИ) позволяет создать учебно-исследовательский контекст, требующий от студента обращения к методам, упоминавшимся выше. Отметим, что исследование различных моделей НКИ перспективно в связи с возможностью генерации в поперечном сечении лазерного пучка, циркулирующего в контуре обратной связи (КОС) ДХ [2].

Режим ДХ интересен в плане его применения в коммуникационных технологиях, в частности, при скрытой передаче информации. Поэтому необходимо изучение условий возникновения ДХ. Для этого нами предлагается вариант создания проблемного компьютерного эксперимента по изучению влияния физических факторов на возможность возникновения ДХ. В качестве методики исследования предлагается построение бифуркационных диаграмм (БД) и фазовых портретов, иллюстрирующих, а иногда и диагностирующих характер сложной динамики в модели процессов в НКИ.

НКИ содержит 4 зеркала (два из которых - полупрозрачные) и керровский нелинейный элемент.

В КОС НКИ находится линейный элемент, осуществляющий поворот светового поля. Характер процессов в НКИ обусловливается наличием поворота поля, НС, а при заданном уровне её нелинейности – уровнем интенсивности насыщения нелинейности Is. Модель процессов в НКИ – дифференциальное уравнение, описывающее изменение нелинейного фазового набега U(r, t) в НС.

Оно получено в приближении медленно меняющихся амплитуд, фаз, модуляции положения плоскости поляризации входного светового поля;

медленной релаксации нелинейной части показателя преломления, а также с учётом насыщения нелинейности керровской среды (в приближении геометрической оптики):

Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов 2 (r, t ) + Bвх.НС (r, t ) U (r, t ) A n2 ( r ) = L k вх.НС U (r, t ) + De (r )U (r, t ).

n (r ) t Eвх.НС (r, t ) 1+ I sn По результатам моделирования строятся семейства БД на различных плоскостях параметров модели и фазовые портреты (рис. 1):

а б в г Рис. 1. БД при = /4, коэффициенте насыщения нелинейности Ks = 18 на плоскостях: нелинейный фазовый набег U – фазовая задержка te поля в КОС при K = 20, q 0.14 (а);

U – параметр нелинейности K при te = 10 рад, q 0.14 (б);

U – коэффициент бихроматичности q входного поля при K = 20, te = 10 рад (в).

Тонкими линиями показаны неустойчивые состояния. Фазовый портрет системы при = 2/3, q = 3, K = 13 (г) Наличие насыщения нелинейности приводит к тому, что изменение структуры распределения решений за счёт возникновения новых ветвей и бифуркаций на плоскости U – K наблюдается в ограниченной области изменения параметра K. Дальнейший рост значения K влечёт уменьшение числа решений, и ветвь диаграммы стремится к значению U = Ks. Такое поведение ветви диаграммы наблюдается и на плоскости U – te. Представленные диаграммы на трёх различных плоскостях позволяют всесторонне исследовать бифуркационное поведение НКИ и выявить степень влияния параметров модели на бифуркационное поведение.

Анализ построенных фазовых портретов позволяет судить о типе бифуркаций, возникновение которых возможно в системе при определённых значениях параметров, а также о типе перехода к хаосу. Указанные выше аспекты обусловливают содержание возможных заданий студентам, моделирующим процессы в НКИ с учебно-исследовательскими целями. Ниже приводится ориентировочный перечень заданий:

1. При заданных параметрах НКИ и входного оптического излучения путём варьирования значений угла поворота в заданном диапазоне добиться появления петель пространственной бистабильности на БД в нескольких плоскостях параметров (поочерёдно). Дать физическую интерпретацию результатам.

2. Убедиться в возможности появления фракталоподобных областей в структуре БД и изучить степень влияния заданного ряда параметров на их вид.

3. Для получения желаемого режима функционирования НКИ путём целенаправленного подбора параметров модели обеспечить заданное распределение (не)устойчивых состояний на БД в заданном диапазоне значений бифуркационного параметра. Провести идентификацию режима с помощью построения фазового портрета.

Литература 1. Проблемы когерентной и нелинейной оптики /Под ред. И.П. Гурова и С.А. Козлова. - СПб:

СПбГИТМО, 2000. - 278 с.

2. Новые физические принципы оптической обработки информации /Под ред. С.А Ахманова, М.А Воронцова. - М.: Наука, 1990. - 400 с.

Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ГИПОТЕЗЫ КАПЛАНА-ЙОРКЕ В КОНТЕКСТЕ АНАЛИЗА СВОЙСТВ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ДЕТЕРМИНИРОВАННОГО ХАОСА И.В. Измайлов, А.В. Лячин, Б.Н. Пойзнер, Д.А. Шергин Томский государственный университет, Томск В качестве сюжета, синтезирующего подходы и методы исследований, развитые в синергетике, нелинейной и физической оптике, предлагается вычислительный эксперимент по изучению студентом свойств пространственного детерминированного хаоса в модели нелинейного кольцевого интерферометра.

Оптоинформатика сегодня выступает как приоритетное полидисциплинарное научное направление. Поэтому исследовательская деятельность в ней требует от преподавателей университета формировать у студентов компаративное аналитическое мышление в сочетании с конструктивной интуицией. Следовательно, необходимо ставить студента в позицию разработчика, испытателя и модернизатора моделей новых либо недостаточно изученных явлений. По мнению авторов, примером здесь может служить феномен "пространственного" хаоса. Он характерен для оптических, радиофизических (и, видимо, геофизических) систем. Именно там типичными являются случаи, когда поперечный размер нелинейной среды больше длины волны или соизмерим с ней.

Тогда аналогами всевозможных процессов, протекающих во времени в колебательных системах (например, устройствах радиодиапазона), являются пространственные распределения величин неких значимых характеристик, скажем, показателя преломления среды, амплитуды, фазы волны.

Предложенная аналогия становится более явной, если ввести понятие наблюдателя, который регистрирует эти величины в точках пространства, последовательно перебирая точки по некоторому алгоритму. Системы, в которых возможен пространственный детерминированный хаос (ПДХ), до сих пор практически не изучены.

Применение ПДХ перспективно в нелинейно-динамических системах защиты информации для передачи (в статическом режиме) и хранения данных [1]. Отмечается, что статический режим предпочтительнее, если лимитирующим фактором является пропускная способность канала связи либо если стоит задача хранения информации в зашифрованном виде [1]. При этом степень скрытности передачи сообщения зависит от характеристик статического режима, в свою очередь, определяемого комбинацией параметров нелинейно-динамической системы.

В дидактическом отношении анализ свойств ПДХ примечателен тем, что требует совокупного использования нескольких подходов. Естественным интегратором подходов является гипотеза Каплана – Йорке, согласно которой спектр ляпуновских характеристических показателей (ЛХП) аттрактора взаимосвязан с его фрактальной размерностью (ёмкостью аттрактора как множества) D:

n i D=D, где D n + i = – ляпуновская размерность, целое число n находится из условия Sn0, но n + n S n = i, i i+1.

Sn+10, i = Методический аспект изучения ПДХ демонстрируется на примере процессов в нелинейном кольцевом интерферометре (НКИ) в статическом режиме, определяемом комбинацией параметров светового поля, нелинейной среды (НС) и интерферометра. Статический режим отнюдь не исключает (из-за нелинейности системы) хаотизации пространственной структуры пространственных распределений амплитуды, фазы оптического поля и показателя преломления НС.

Рассмотрим случай, когда на вход НКИ поступает сумма двух полей с амплитудами a(r, t), b(r, t) и с частотами ±, введя параметр бихроматичности q/:

Ex(r,t)=a(r,t)cos[(1+q )t+(r,t)+(r,t)]+b(r,t)cos[(1q )t+(r,t)(r,t)], Ey(r,t)=a(r,t)sin[(1+q )t+(r,t)+(r,t)]b(r,t)sin[(1q )t+(r,t)(r,t)].

В приближениями больших потерь энергии поля в контуре обратной связи, однородности и неизменности во времени параметров НКИ и входного оптического поля модель процессов в НКИ (в форме дискретного отображения) примет вид:

Ui+1 = K { 1 + p + {Qa cos[(1+q)(+Ui)]+(1–Qa)cos[(1q)(+Ui)] }/ }. (1) Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов Здесь U - нелинейный набег фаз;

K - параметр нелинейности;

-удвоенный коэффициент потерь в контуре обратной связи за один проход;

Qa - доля интенсивности компоненты с частотой (1+q) по правилу: Qa Ka/K. Напомним, что в приближении больших потерь p=0, в приближении одного прохода p=(//2). В случае монохроматического излучения на входе НКИ (q=0) и при p=0, =1 из (1) получим ДО Ui+1 = K [1+cos (Ui + )]. (2) Сравнительный анализ карт ЛХП и фрактальных размерностей (рис. 1) показывает, что имеются основания экстраполировать гипотезу Каплана – Йорке на случай одномерного дискретного отображения (2). Интерпретация этих карт способна служить учебным "полигоном" для освоения студентом методов и эвристических приёмов, разработанных в нелинейной оптике, синергетике, теории катастроф, нелинейно-динамической криптографии.

а б в г д е Рис. 1. Карты ЛХП (K, ), фрактальной размерности D0(K, ) и плотность вероятности (D0) на карте D0(K, ).

При =0 и параметрах бихроматического излучения: q=0, Qa=0 (а, б, в);

q=0,1, Qa=0,1 (г, д, е) Литература 1. Измайлов И.В., Пойзнер Б.Н. Варианты реализации нелинейно-оптического устройства скрытой передачи информации //Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14. № 11. - с. 1074-1086.

НОВАЯ ВОЗМОЖНОСТЬ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВОЛОКОННОЙ ОПТИКИ А.П. Коханенко, Б.Н. Пойзнер, И.В. Романов Томский государственный университет, Томск Для интегрированного изучения студентом вопросов волоконной и нелинейной оптики и синергетики – в рамках учебно-исследовательской работы студентов – предлагается моделирование регулярных и хаотических процессов в нелинейном оптоволоконном интерферометре, рассматриваемом как основа устройства защиты информации.

Формирование оптоинформатики как нового направления исследований и подготовки специалистов в университете ставит задачу интеграции двух и более аспектов изучения оптических явлений. В частности, в педагогическом отношении продуктивно объединение теоретических представлений, исследовательских методов и моделей, относящихся к компетенции волоконной и нелинейной оптики, синергетики, а также нелинейно-динамической криптографии.

Секция 3. Интеграция учебного и научно-исследовательского процессов Рис. 1. Схема НОВИ По нашему мнению, удобным объектом для этого в контексте освоения студентом приёмов проведения вычислительного эксперимента служит модель процессов в разработанной ранее схеме нелинейного оптоволоконного интерферометра (НОВИ) [1, 2].

На рис. 1 представлен трёхканальный вариант НОВИ. Согласно принципу его работы, свет, попадая на входы Ai, распространяется по контуру обратной связи (КОС), который состоит из трёх нелинейных и трёх линейных волокон. Фаза каждой из трёх световых волн, распространяющихся в КОС, претерпевает дополнительное изменение за счёт эффекта Керра в нелинейной среде (НС). В свою очередь, амплитуды полей, определяющие силу эффекта Керра, зависят от результата интерференции, на который влияют значения фаз волн, и т.д. Поэтому на выходах Bi формируются поля, амплитуды и фазы которых определяются динамикой процессов в НОВИ. Предполагается что НС это одномодовое волокно со ступенчатым профилем показателя преломления, изготовленное из стекла, легированного HgCdTe. Время релаксации нелинейной части поляризованности этого стекла =10-12 с, а нелинейный показатель преломления n2=10-6 см2 /Вт.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.