CC BY
11
По данным низкотемпературной адсорбции азотом выявлено, что оптимальные условия для формирования микропор являются повышенная температура предпиро-лиза (450-500°С) и средний уровень значений температуры ТХА (500-570°С). При этом увеличение дозировки щелочи оказывает незначительное положительное влияние, а значит, ее можно зафиксировать на уровне 100% к а.с.с. без ущерба для параметров пористой структуры.
Таким образом, методом планированного эксперимента были получены активные угли с достаточно высокими показателями адсорбции по йоду и осветляющей способность по МГ, с высоким значением пористости и удельной площадью поверхности пор. Что доказывает их
возможное применение в различных промышленных производствах, в решении проблем экологии и здоровья человека.
Список литературы:
1. Beletskaya M.G., Bogdanovich N.I. The Formation of Adsorption Properties of Nanoporous Materials by Thermochemical Activation. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 2014, Vol. 40, No. 7, pp. 717721.
2. Саврасова Ю.А., Богданович Н.И., Макаревич Н.А., Белецкая М.Г. Углеродные адсорбенты на основе лигноцеллюлозных материалов. ИВУЗ Лесной журнал.- 2012.- №1.- Архангельск: С(А)ФУ, 2012, с.107-112.
ДИФРАКЦИЯ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ
Будагян Ирина Фадеевна
Доктор физ.-мат.наук, профессор кафедры КПРЭСМГТУМИРЭА, г. Москва
Становление принципиально новой технологии, особенно в области непосредственной приемопередачи высокочастотного сигнала, происходит не часто. В последние годы появились коммерческие сверхширокополосные системы UWB (UltraWide Band). К достоинствам широкополосной связи технология UWB добавила выдающуюся особенность: изделия на ее основе технически проще большинства аналогичных систем. Суть технологии - передача маломощных кодированных импульсов в очень широкой полосе без несущей частоты. В эфир излучается не гармоническое колебание, а сверхкороткий импульс длительностью порядка наносекунды. Помимо простой передачи информации, интересно применение технологии UWB в области радиолокации.
Представляется целесообразным исследование характеристик рассеяния монохроматических сигналов в широком диапазоне волн и сверхкоротких импульсов на различных объектах. Анализ и исследование волновых процессов проводится с использованием преобразования Фурье-спектра излучаемого сигнала. Рассматриваются наносекундные импульсы единичной амплитуды вида:
1) прямоугольный импульс:
Г1, 0 < t <т
s1(t) = \ ,
[0, t < 0, t > т
2) несимметричный гауссов импульс:
\5e exp(
I 0,
5t,
0 < t
= ^ /т ^ /т
' г < о
Преобразование Фурье сигнала s(t) дает спектральную плотность или спектр сигнала
л ж
S (ю) = — _[ •
—ж
Функция $(ю) = (ю)|е •/ф(ю) в общем случае является комплексной.
Графики исследуемых видеоимпульсов приведены на рис.1 для эффективной длительности импульса т = 1 нс (10-9 с) и условно оборваны на какой-то граничной частоте, которая может быть различной в зависимости от решаемой задачи. Понятие граничной частоты югр вводится как значение частоты, на которой отношение модуля спектральной плотности к модулю максимального значения спектральной плотности |£(югр)|/|&пах(ю)|<0,01.
Рисунок 1. Исследуемые импульсы (слева - форма, в центре - действительная часть спектра, справа - фаза)
У всех сверхкоротких импульсов спектры сигналов имеют широкую полосу, а граничная частота приближенно обратно пропорциональна длительности. В дальнейшем основное внимание уделяется прямоугольному и гауссову видеоимпульсам, как импульсам, имеющим соответственно неограниченный и ограниченный
частотный спектр.
Рассматривается идеально проводящий бесконечный цилиндр (рис.2) с формой поперечного сечения в виде эллипса и многолистника.
Рисунок 2. Геометрия исследуемого цилиндра
Моделирование процессов рассеяния проводится методом вспомогательных токов (МВТ) [1]. При этом решение задач дифракции производится путем сведения их к решению интегрального уравнения типа
7-0/
JH02{k\rs -r2|)/(r2)ja = -U0(rs), rs e S, (1)
z
относительно вспомогательного тока I (r^ ).
Если граница S и носитель S (ВТ) заданы соответственно параметрическими уравнениями
х = x(t), y = y(t), t g [0,2л] и x = Xo (t'), y = Уо (t'), t' g [0,2 л],
то уравнение (1) принимает вид:
2 л --
j H{o-\kR(t, t '))l(t ')dt' = -U0 (t ), R(t, t')=j[x(t )- xo (t')]2 + [y(t )- уо (t')]2. (2)
0
Вспомогательный ток
I(t')= NVm(t'-С-1)+!mч(С -t')l m = 1, 2, ..., N, (3) 2л
где Im = I(t'm ), причем Iq = In . При моделировании использовалась линейная аппроксимация.
Диаграмма рассеяния плоской монохроматической электромагнитной волны Uq = exp(- í(wq X — Vq y)) на идеально проводящем бесконечном цилиндре (образующая которого параллельна оси Oz, а направляющий контур S задан в параметрическом виде) в полярных координатах (Г, ф) имеет вид: 2л
/(ф)= jexp(ikr0(t')cos^o(tУф))^^'. (4)
o
Здесь Wq = k sin 6, Vq = k COs6, k = 2л / X, X - длина волны, 8 - угол падения, ?o(t'), фо^ ') - полярные
координаты точек, принадлежащих 2 .
Для вычисления диаграммы рассеяния в случае применения наносекундных импульсов в программном алгоритме сначала с помощью прямого Фурье-преобразования вычисляется спектр S (ю) падающего импульса, а затем с помощью обратного Фурье-преобразования вычисляется дифрагированное поле 1 ю
/ (ф, т) = 2" j S(ю)/(ф, ю)exp(/'QT )d®. (5)
л -ю
С целью ускорения процесса вычисления бесконечные пределы в интегралах заменяются на конечные. Значения пределов выбираются из соображения, что они должны включать, по возможности, максимальную энергию импульса.
В случае эллиптического цилиндра направляющая S задается как
x(t) = a cost, y(t) = b sin t, t e [0;2л]
В качестве вспомогательной поверхности выбирается цилиндрическая поверхность, для которой 2 представима
в виде
x0 (t') = a0cost', y0 (t') = b0sin t\ t'е[0;2л]
В случае многолистника уравнение направляющего контура S удобнее задавать в полярных координатах Г(ф) = a • (1 + Х - COS, где а £ 0, тб (0;1), q £ N.
Для вспомогательной поверхности носитель Z представим как
г0(ф) = a0 •(1+х0 •cos qф),
где a0 =
b0 + С 1 + хп
; b0=an при q=1; b, = aq-xlfe-utA im^
2
A
(q -1)- A
A = 1 + [1 + x2 -(q2 -1)]2, c = P • [a • (1 + x)-b0 ]
при q = 2,3...,
у
Для корректного использования МВТ необходимо, чтобы значения параметра р принадлежали множеству [0;1), поскольку при р > 1 направляющая 2 охватывает а при р<0 особенности продолжения волнового поля не лежат во внутренней по отношению к 2 области. Поперечные сечения цилиндра в форме эллипса (а=30м, Ь=12м, а0=28м, Ь0=9.8м), двухлистника (т=то=0.4, д=2, р=0), трех-листника (х=х0=0.23, д=3, р=0.2), четырехлистника
(х=х0=0.2, д=4, р=0.2) и пятилистника (х=х0=0.2, д=5 р=0) изображены на рис.3.
Моделирование диаграмм рассеяния при работе с наносекундными импульсами осуществлялось с использованием формулы (4). После загрузки программы путем нажатия кнопки «Начать работу» можно перейти в главное окно, в котором производятся все исследования процессов дифракции на идеально проводящем цилиндре. Результатом расчетов является диаграмма рассеяния.
---
ICQ/ 40 / N. \ 30
if......;..(.........'.>.
)!
"''' ''
зоо
Рисунок 3. Исследуемые контуры поперечного сечения цилиндра
Процессы дифракции исследуются в случае падения на цилиндр плоского монохроматического сигнала с частотой от 50 Гц до 50 ГГц и наносекундного импульса длительностью ~1 нс. Для нахождения диаграммы рассеяния определяется вспомогательный ток по формуле (3).
Моделирование осуществлено в системе МаНаЬ [2] при помощи разработанного программного алгоритма с интерфейсным окном (рис.4, справа), в котором выбираются исходные параметры. В области слева строится поперечное сечение цилиндра (вверху) и диаграмма рассеяния (внизу).
Для анализа влияния диапазона частот на диаграмму рассеяния в интерфейсном окне можно ввести вместо начального параметра любое другое значение частоты, принадлежащее указанному диапазону. Диаграмма
рассеяния моделируется при разных углах падения, частотах падающей волны и количестве точек коллокации. При выборе углов падения учитывается то обстоятельство, что в силу симметрии облучаемого тела достаточно использования углов падения, лежащих в интервале
0 — ®0 — ^ / 2 . При исследовании эллиптического цилиндра дополнительно задаются соотношения полуосей эллипса в случае основного и вспомогательного контуров (рис.5, слева). При моделировании цилиндра с сечением в виде многолистника задаются количество листов контура поперечного сечения (от двух до пяти) и некоторые дополнительные параметры, определяющие основной и вспомогательный контуры (рис.5, справа).
1
Рисунок 4. Интерфейс программы
Рисунок 5. Диаграммы рассеяния эллипса и двухлистника
Соответствующие диаграммы рассеяния для частоты падающей волны 500 МГц приведены на тех же рисунках внизу. Если в направлении рассеяния вперед эти диаграммы практически идентичны, то явственно видно, что в направлении рассеяния назад у эллипса диаграмма обладает более оформленным лепестком, чем у двухлист-ника, где (как это и следовало ожидать) имеет место дифракционная бахрома.
Моделирование диаграмм рассеяния при падении наносекундного импульса осуществляется с использованием преобразования Фурье. При этом дополнительно берется интеграл по частотам от -да до +да.
В программе [3] заложено исследование наносе-кундных импульсов с формой в виде несимметричного относительно оси ординат гауссова импульса единичной амплитуды и прямоугольного импульса. Для заданных импульсов строились диаграммы рассеяния в полярных координатах, которые представляют собой модуль функции (4), нормировались и спектр, и подынтегральная функция. Диапазон частот брался в диапазоне от -50ГГц и до 50ГГц
Меню главного окна содержит пункты: вид падающей волны, вид исследования, теоретическая
часть, руководство пользователя, описание работы программы.
Диаграммы рассеяния строились для случая эллиптического цилиндра с углами падения: 6=0 и 6=я/2, что соответствует падению волны на эллиптический контур со стороны большей и меньшей оси. Время наблюдения выбиралось /=0,2 т (где т- длительность импульса, начало импульса совпадает со временем / = 0), когда амплитуда исходного гауссова импульса максимальна. Иной вид имеют диаграммы рассеяния при контуре поперечного сечения в виде четырехлистника. Для гауссова импульса характерен вид диаграммы (рис.6, слева), когда максимальное рассеяние имеет место на вогнутых частях поперечного сечения четырехлистника при падении волны на выпуклую часть (что совпадает с поведением диаграмм рассеяния на больших частотах). Эта особенность не сохраняется при рассеянии прямоугольного импульса (рис.6, справа), а также на других контурах поперечного сечения цилиндра.
Тем самым методами спектрального анализа исследовано поведение наносекундных импульсов различной формы при дифракции на проводящем цилиндре с разными контурами поперечного сечения и выявлены некоторые особенности, которые полезны при построении радиолокационных систем.
Показано, что ^ независимо от вида контура поперечного сечения с ростом частоты увеличивается амплитуда диаграммы рассеяния и подавляется главный ее лепесток; чем больше число листов в контуре много-листника, тем больше амплитуда боковых лепестков диаграммы рассеяния; ^ при рассеянии наносекундных импульсов из-за поведения диаграммы рассеяния на больших частотах главный лепесток практически подавляется; ^ подтверждено, что наносекундные импульсы гауссовой формы предпочтительны по сравнению с импульсами прямоугольной формы.
Список литературы:
1. Будагян И.Ф., Полянинов П.А. Моделирование процессов рассеяния сверхширокополосных сигналов на проводящем цилиндре с разной формой поперечного сечения методом вспомогательных токов // Вестник МИРЭА, №1(2), 2007. - с.56.
2. Будагян И.Ф., Крючков Д.И., Щучкин Г.Г. Моделирование в МА^АВ процессов дифракции гармонических сигналов и сверхкоротких импульсов на идеально проводящем цилиндре с контуром поперечного сечения в виде эллипса и многолистника // Труды НТК «Научное программное обеспечение в образовании и научных исследованиях» 30-31 января 2008 года. - СПб.: Издательство политехнического университета, 2008. - с.244-248.
3. Будагян И.Ф., Щучкин Г.Г., Ганжела К.А., Крючков Д.И., Сергеев А.Д., Белов М.С. Мультимедийный программно-методический комплекс «Исследование волновых процессов при распространении и дифракции радиоволн». Свидетельство об отраслевой регистрации разработки в фонде алгоритмов и программ N° 9770 от 17.01.2008. Государственная регистрация разработки в «Национальном информационном фонде неопубликованных документов» № 50200800187 от 29.01.2008.
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО
АНАЛИЗА ЗЕРНОПРОДУКТОВ
Федотов Виталий Анатольевич
Канд. техн. наук, ст. преподаватель кафедры технологии пищевых производств, г. Оренбург
Курносова Анна Геннадьевна Воякина Ксения Викторовна Овчинникова Мария Сергеевна
На сегодняшний день для оценки потребительских свойств зернопродуктов руководствуются в основном стандартизированными ГОСТ показателями качества. Однако даже комплексный учет этих показателей ввиду недостаточной своей информативности не может однозначно охарактеризовать технологические достоинства зерна, влияющие на качество производимой из него продукции.
На зерноперерабатывающих предприятиях в России для оценки структурно-механических свойств пшеницы используется показатель стекловидности, который обычно тесно связывают с его химическим составом, мукомольными и хлебопекарными свойствами [1, с. 52]. В тоже время практика работы мукомольной промышленности показывает, что показатель стекловидности является
лабильным - при одинаковой стекловидности зерна разные сорта пшеницы характеризуются различными технологическими свойствами [2, с. 87].
Твердозерность является особым показателем структурно-механических свойств зерна, тесно связана с особенностями измельчения эндосперма, представляет собой показатель, комплексно отражающий особенности микроструктуры эндосперма. Оценку твердозерности осуществляют различным образом. Наиболее популярными и широко используемыми являются методы, основанные на анализе гранулометрического состава муки. Дело в том, что при помоле твердозерной пшеницы образуется более крупные и более выровненные по размерам частицы, чем при помоле мягкозерной пшеницы. С помощью данных методов рассчитывают условный средний диаметр частиц
