Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Принципи на изграждане на многоелементни осцилационни измервателни устройства, основани на използването на нелинейни процеси в сложни динамични системи

|

Особеност на многоелементните пиезорезонансни сензори (ME TxD), базирани на използването на нелинейни процеси в сложни динамични системи е, че при голямо разнообразие на входни ефекти те имат доста определен брой стабилни състояния, което определя набор от определени комбинации от сигнали на изхода на такива устройства.

Фиг. 15.20 Блокови диаграми на МСК - сензори, използващи свързани колебания в композитни пиезорезонатори

На фигура 15.21 е представена спектралната характеристика на осцилаторна система, която е верига от 4 осцилатора.

Фиг. 15.21 Спектър от честоти и фази на колебания на верига от 4 осцилатора

Вълни на честотната характеристика, дължащи се на наличието на 4 нормални честоти, свързани с колебания в такава система. Те от своя страна съответстват на добре дефинирани типове синхронизирани осцилатори на осцилатори (във фаза и антифаза). Промяната на параметрите на отделните елементи на такава колебателна система води до промяна в режимите на взаимосвързани осцилатори на осцилатори, в резултат на което се променя комбинацията от изходни сигнали на изхода на такова устройство.

За разлика от съществуващите линейни принципи за формиране и обработване на измервателна информация, МО на ПТД прилага паралелния принцип на извличане и предварителна обработка на първична измервателна информация директно в самия сензор, на физическо ниво, в условия на максимално приближаване към обекта на измерване. Това значително ще подобри точността на измерването, ще опрости принципа на формиране и обработка на измервателната информация, ще подобри скоростта, разшири функционалността на измервателните устройства за различни цели.

Анализът на режимите на работа на такива доста сложни динамични системи се извършва чрез числени симулационни методи с използване на съвременни компютърни технологии.

В резултат на изследването са разработени редица устройства - сензори и инструменти за наблюдение и измерване на различни физични величини. Предимствата на тези устройства включват осигуряването на висока чувствителност и тяхната приложимост към суровите среди.

Особеност на такъв сензор е възможността да се използва като измервателно устройство с разширен обхват на измерване до десетки метра, както и контролно устройство с дискретен изход. Необходимостта от устройства от този вид в момента съществува в различни отрасли на националната икономика.

Към днешна дата са създадени различни видове въз основа на взаимодействащи осцилатори. Рационалното използване на силно и слабо свързаните осцилаторни трептения в сложни системи от измервателни уреди позволи значително да се увеличи ефективността и да се разшири областта на практическото приложение на измервателните уреди, базирани на тях. Но на базата на сложни динамични системи могат да се създават и устройства, с помощта на които ще бъде възможно да се извърши не само първичното преобразуване на измервателната информация, но и нейното предаване, съхранение и обработка. Например, в момента се провеждат изследвания за създаване на подобни на невронни устройства, базирани на система от взаимодействащи осцилатори (ONS на осцилиращи невронови системи), които са аналози на сетивните системи на живите организми.

За разлика от други парадигми, при изучаването на осцилаторни невро-подобни системи (ОНС) основният интерес е фокусиран върху динамичните, осцилиращи аспекти на функционирането на невронните мрежи. В съответствие с това се избира такава конструкция на отделен елемент и такава мрежова архитектура, при която се наблюдават правилни, квазипериодични или стохастични осцилации. Интерес представляват условията за възникване на трептения и условията на тяхната синхронизация.

Изследването на ONS се стимулира от резултатите от неврофизиологичните експерименти, което показва значителна и вероятно централната роля на осцилаторните процеси в работата на нервната система. Една от централните хипотези е, че процесът на обработка на информацията в нервната система може да бъде описан от гледна точка на синхронизиране на дейността на различни невронни структури. Тази хипотеза е формулирана в творбите на известни руски неврофизиолози: А.А. Ухтомски и М.Н. Livanov.

Интересът към трептенията на подобно на неврони се е увеличил благодарение на неврофизиологичните изследвания на W. Freeman, V. Singer, R. Eckhorn и други автори. Както се вижда от тези работи, високочестотните вибрации (40–60 херца) могат да се появят в обонятелния и зрителния кортекс на мозъка в отговор на външната стимулация и при определени условия се наблюдава синхронизация на осцилациите в отдалечени части на кората.

Основното значение на времевата съгласуваност на активността при обработката на информация от мозъка е отбелязано в много статии. Така в работата на Ф. Крик и К. Кох при обсъждането на проблема на съзнанието се твърди, че от теоретична гледна точка е най-лесно да се постигнат едновременни импулси с помощта на трептения. Те вярват, че съзнанието приема наличието на механизъм на внимание и краткосрочна памет, които действат в следната последователност: чрез внимателен механизъм се постига синхронна активност (под формата на трептения) на съответните неврони, които от своя страна активират краткосрочната памет.

Върху високочестотните колебания се придава малко по-различна роля. Смята се, че чрез синхронна осцилаторна активност в мозъка, подсъзнателно в ранните етапи на обработка на информацията, обектът се освобождава от фона (по време на така наречената "пред-внимателна" обработка). Това не ограничава възможната роля на колебателната активност. Осцилации може да са необходими за постигане на високо ниво на невронна активност, при което се активират само определени мозъчни предавателни трасета като основа за получаване на сложни динамични режими, тъй като системата от взаимодействащи осцилатори има богат набор от такива режими, включително хаос.

Хипотезата е, че при обработката на информация от мозъка, интегрирането на индивидуалните особености на обекта в едно изображение на невронно ниво означава корелирани импулси на неврони. Тази хипотеза е индиректно потвърдена в резултатите от проучвания за синхронизацията на невронната активност в първичната зрителна кора. Необходимо е да се спомене, че осцилациите могат да служат като своеобразни часовници, създавайки временна структура както за дейност в рамките на една модалност, така и между сензорните модалности.

Няколко научни групи в Русия, Съединените щати, Федерална република Германия, Великобритания, Италия и Япония понастоящем участват в изследването на ONS като модели на нервната система. Работата се провежда в две взаимосвързани направления:

· Математическо изследване на синхронизиращите явления в ОНС (аналитични и компютърни методи);

· Използването на ONS за изграждане на модели на обонятелната, зрителната кора и двигателната система, както и на паметта и вниманието (симулационно моделиране).

Функционалната единица на ONS, като правило, е осцилатор. В зависимост от целите на изследването се избира не само конкретна мрежова архитектура, но и дизайн на отделен осцилатор. В най-сложните и възможно най-близки до реалността модели се използват осцилатори, състоящи се от елементи с интегративни прагови свойства с различна степен на сложност. Това са аналози на биологични неврони . Осцилаторът включва неврони с инхибиторни и възбуждащи връзки. Това води до факта, че при определени условия общата активност на невроните става колебателна. Такива ОНС обикновено се изучават чрез методи на симулация.

Друг подход е да се опише динамиката на средната активност на невронните ансамбли, която в резултат на взаимодействието образува осцилатор. В редица статии първоначалните предположения водят до ONS от осцилаторите на ван дер Пол. В други, осцилаторите се формират в резултат на взаимодействието на малък брой невронни ансамбли, свързани с възбудителни и инхибиторни връзки. Многомерните динамични системи, възникващи по този път, все още са, по правило, твърде сложни за математически анализ, затова те се разглеждат числено или се свеждат до още по-прости осцилатори, чието поведение се описва с една променлива - фаза на колебание. Понякога мрежи от такива максимално опростени осцилатори се въвеждат аксиоматично. Такива ОНС са подходящи за много приблизително, качествено описание на реалните процеси. Основното им предимство е възможността за аналитични изследвания.

|





Вижте също:

Използването на хаос за предаване на информация по комуникационни линии

Концепциите на класическата и квантовата системи

Физически основи на твърдотелна наноелектроника

Физически характеристики на прехода от микро към наноустройства

Режими на работа на сканиращи пробни микроскопи

Хелиев йон микроскоп

Мейснер ефект

Устройство и принцип на работа на атомно-енергиен микроскоп

Филмите на >

Квантово-механично обяснение на явлението свръхпроводимост

Физическа основа за изграждане на измервателни уреди, използващи колебания на осцилатора

Архитектура на конзолни сензори и системи за наблюдение на положението на конзоли

Връщане към съдържанието: Съвременни фундаментални и приложни изследвания в приборостроенето

2019 @ ailback.ru