Главная Работы на конкурс Предметное образование Физико-математические дисциплины Научно-исследовательская работа «Реализация и анализ конструктивного метода повышения разрешающей способности системы терагерцового имиджинга»

Научно-исследовательская работа «Реализация и анализ конструктивного метода повышения разрешающей способности системы терагерцового имиджинга»

Автор: Жакупов Сергей Николаевич

Место работы/учебы (аффилиация): Национальный исследовательский Томский государственный университет (ТГУ), Студент

Научный руководитель: Бадьин Александр Владимирович

Актуальность

Одним из перспективно развивающихся направлений анализа неоднородных материалов является терагерцовый имиджинг. Он представляет собой визуализацию внутреннего строения объекта. В частном случае, при использовании спектрометра терагерцового диапазона с источником непрерывного излучения проводится анализ распределения интенсивности и сдвига фазы проходящего через образец электромагнитного излучения. Данный метод позволяет наглядно демонстрировать все внутренние неоднородности исследуемого объекта, начиная от скрытых дефектов – полости, трещины, заканчивая выявлением вещественного состава, таким образом позволяя проводить детальный бесконтактный анализ неоднородных объектов. Одним из качественных показателей данного метода является его пространственная разрешающая способность. Данную характеристику можно трактовать как минимальное линейное или угловое расстояние между двумя точками, при котором они не сливаются в одно целое и детектор способен их различить. Повышение разрешающей способности системы терагерцового имиджинга за счёт конструктивных изменений позволит производить более детальный анализ неоднородных объектов избегая увеличения значений генерируемой частоты.

Цель работы

Провести моделирование процесса взаимодействия плоской электромагнитной волны с кубическим элементом с различным коэффициентом преломления.

Задачи работы

  • освоить методику работы в программном комплексе CST Microwave Studio;
  • провести компьютерное моделирование процесса взаимодействия субволнового кубического элемента с электромагнитной волной в программном комплексе CST;
  • на основе результатов моделирования выбрать необходимый материал для создания и создать кубический элемент и специальную фиксирующую диафрагму;
  • внедрить фиксирующий элемент в плечо для измерения коэффициента прохождения спектрометра терагерцового диапазона СТД‑21 и провести ряд экспериментов по снятию картины двумерного распределения интенсивности электромагнитной волны, прошедшей через образец;
  • обработать полученные результаты.

Объект исследования

Объектом исследования являются различные методы повышения разрешающей способности системы терагерцового имиджинга.

Предмет исследования

Провести анализ процесса взаимодействия плоской электромагнитной волны с кубическим элементом с различным коэффициентом преломления.

Основные результаты

В ходе выполнения данной научно-исследовательской работы был проведен ряд экспериментов. Первые два эксперимента наглядно показывают эффективность использования фокусирующего элемента (куба). Исходя из эксперимента с зондом, можно сделать вывод, что пятно фокусировки в среднем сужается в 1,5 раза, а эксперимент с металлическими полосами демонстрирует обнаружение полосы с шириной 2 мм, при длине волны генерируемого излучения равной 7 мм. Однако третий эксперимент показывает некую недееспособность данного анализа в целом из-за возникновения ложных минимумов возле острых углов исследуемого образца. С этим нежелательным эффектом можно бороться путем повышения генерируемой частоты. Но не стоит забывать, что каждый фокусирующий элемент пригоден только для определенной частоты, и каждый раз придётся заново его создавать. При этом нужно учитывать сложность создания и конечной обработки куба при его геометрических размерах близких к миллиметру и ниже. Таким образом можно говорить о ограниченности возможности данного метода, обусловленной в первую очередь самим процессом создания фокусирующего элемента.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Смотреть похожие работы

Технические дисциплины, Физико-математические дисциплины

Исследовательский проект «Приручая солнце: изготовление, исследование и оценка физических параметров солнечной гелиосистемы»

Цель исследовательского проекта – исследовать возможность применения гелиосушилки камерного типа с естественной конвекцией воздуха на нашей географической широте. Задачи: изучить и проанализировать литературу и информацию по солнечным гелиосистемам;...
Посмотреть работу

Физико-математические дисциплины

Исследовательская работа «Математика в повседневности: от природы до разума»

Цель: показать, что математика является неотъемлемой частью жизни и самого человека, и продемонстрировать её влияние на различные сферы. Задачи: Исследовать проявления математики в природе. Рассмотреть применение математики в повседневной жизни. Изуч...
Посмотреть работу

Физико-математические дисциплины

Научно-исследовательская работа «Исследование работы двигателя Стирлинга»

Цель работы: исследование принципа работы двигателя Стирлинга и его наглядная демонстрация на примере созданной мной действующей модели. Задачи: познакомиться с историей появления двигателя Стирлинга; исследовать принцип действия двигателя Стирлинга;...
Посмотреть работу

Физико-математические дисциплины

Исследование «Умный дом на основе базы Arduino»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Цель заключается в разработке прототипа "Умного дома", который будет управлять освещением, безопасностью с использованием Arduino. Это позволит не только продемонстрировать возможности платформы, но и создать функциональную модель, которую можно адап...
Посмотреть работу

Физико-математические дисциплины

Научно-исследовательская работа «Кривые второго порядка и решение задач нестандартными методами»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Цель работы - закрепление и углубление теоретических знаний и практических навыков по изучению и анализу свойств кривых второго порядка. Задачи исследования: изучить теоретический материал; обобщить и систематизировать материал; провести классификаци...
Посмотреть работу

Технические дисциплины, Физико-математические дисциплины

Научно-исследовательская работа «Радиоэлектронные помехи на страже моей школы»

Мы живем в мире инновационного технического прогресса. Развиваются технические средства всех направленностей. Сейчас никого не удивишь телефоном, игрушкой на пульте управления или дроном. Но, к сожалению, технические изобретения не всегда идут на бла...
Посмотреть работу

Мероприятие завершено

Конкурс, в котором работа участвует

Международный конкурс исследовательских работ молодых ученых «High-level research 2019/2020»

Направление

Физико-математические дисциплины

Форма представления работы

Научно-исследовательская работа

Дата публикации работы

19.04.2020