МГТУ им. Н.Э. Баумана. Приборостроение и оптика. 2024.

Рассмотрены схемы построения передающей и приемной активных фазированных антенных решеток (АФАР) и их модулей. Описана методика расчета энергетического потенциала АФАР, а также способы формирования диаграмм направленности и управления ими, измерения основных характеристик АФАР. Приведены схемы лабораторных установок.

Дан краткий обзор основных понятий и соотношений зонной теории электропроводности твердых тел. Изложена методика измерений вольт-амперных характеристик образцов из полупроводниковых материалов, а также методика расчета значений ширины их запрещенной зоны.

Рассмотрены особенности расчета электротехнических устройств с корректируемыми рабочими характеристиками. Особое внимание уделено современным методам построения амплитудных и фазовых корректоров, основанных на использовании невзаимных активных элементов. Изучены особенности построения и сопряжения элементов корректирующих устройств с использованием элементов интегральной техники.

Приведены варианты домашних заданий по проектированию комбинационного и последовательностного устройств цифровой техники на интегральных схемах малой и средней степени интеграции, а также по проектированию микропроцессорной системы, отвечающей функциональным потребностям автоматов управления процессами. Представлены правила проектирования, необходимые справочные материалы и примеры выполнения заданий.

Изложены материалы, в которых отражен практический опыт промышленности в области проектирования электрогидравлических усилителей мощности, составляющих основу электрогидравлических следящих приводов. Рассмотрены двухкаскадные усилители с соплом-заслонкой и струйной трубкой в предварительном каскаде, цилиндрическим золотниковым распределителем в выходном каскаде, механической и электрической обратной связью по положению золотника. Представлены математические модели, изложена методика проектных расчетов параметров и характеристик, рассмотрены вопросы выбора конструкционных материалов и обоснования конструкции усилителей.

Представлена структурная схема современного электрогидравлического следящего привода (ЭГСП), включающего электрогидравлический силовой агрегат поступательного действия и электронное устройство управления. Обоснована и изложена методика определения основных параметров электронного устройства, обеспечивающих необходимые значения коэффициента передачи и добротности по скорости следящего привода. Дано описание лабораторной установки, включающей ЭГСП, на которой студенты должны изучать принципиальную схему электронной части привода и после расчета ее параметров осуществлять сборку и наладку схемы.

Рассмотрены оптические системы интерферометров для контроля формы выпуклых асферических поверхностей, в том числе высокоапертурных. В измерительных ветвях этих интерферометров не используются оптические элементы, диаметры которых существенно больше диаметров контролируемых поверхностей. Дано представление о методе оптической компенсации и нетрадиционной реализации метода анаберрационных точек. Много внимания уделено конструктивным особенностям, параметрам и характеристикам элементов измерительных ветвей этих интерферометров. Материалы, предлагаемые в данном учебном пособии, ранее в учебной литературе не освещались.

Рассмотрены физические принципы работы полупроводниковых структур, а также конструктивные особенности, основные технические параметры и характеристики диодов, биполярных и полевых транзисторов и схем их включения.

Рассмотрены процессы изготовления наноструктур различных размерностей с помощью их самоорганизации и наносборки, описаны процессы самосборки 2D-наноструктур (нанослоев), 1D-наноструктур (нанонитей) и 0D-наноструктур (наночастиц). Приведены основные понятия и описаны процедуры, необходимые для экспериментального и теоретического изучения процессов самоорганизации наноструктур, применяемых в нанотехнологиях.

Дано общее представление о процессах лазерной обработки полупроводников с целью рекристаллизации и отжига, описаны лазерные технологии модифицирования и изменения химического состава поверхностных слоев, напыления и осаждения тонких пленок, процессы лазерного легирования поверхности полупроводников. Также в пособии рассмотрены физико-химические и технологические процессы лазерной обработки пленок и деталей микроэлектроники, дана классификация методов лазерной обработки, рассмотрены методы подгонки параметров элементов микроэлектроники, размерной обработки и маркировки тонких пленок.

Представлен краткий исторический обзор развития радиоэлектроники. Изложены принципы работы радиотехнических систем. Рассмотрены пассивные электрорадиоэлементы, основы радиоизмерений.

В пособии рассмотрены особенности расчета линий с распределенными параметрами, конструктивно исполненных в виде полосковой линии и являющихся основными при передаче сигналов в микросхемах и печатных платах.

Рассмотрены физико-технические основы лазерных систем охлаждения и особенности их практической реализации. Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих проектирование лазерных приборов и систем.

Рассмотрены примеры анализа преобразования сигналов в оптико-электронных приборах измерения дефокусировки объектов при когерентном и некогерентном освещении, в оптико-электронных приборах наблюдения сканирующего типа, в оптико-электронном пеленгаторе с матричным приемником излучения.

В учебном пособии кратко изложены методы анализа электрических цепей при синусоидальных и несинусоидальных периодических воздействиях. На конкретных примерах показаны особенности применения методов анализа и порядок расчета. Приведен анализ цепей, содержащих магнитосвязанные индуктивные элементы, а также рассмотрены резонансные явления в электрических цепях.

В данные методические указания включены лабораторные работы, посвященные экспериментальным исследованиям с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) характеристик наноматериалов, перспективных для радиоэлектронных средств. Во второй части изучается измерение электрических характеристик наноматериалов с помощью СТМ.

В данные методические указания включены лабораторные работы, посвященные экспериментальным исследованиям с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) характеристик наноматериалов, перспективных для радиоэлектронных средств. В первой части изучается подготовка СТМ к модификации (диагностике) наноматериалов с помощью СТМ.

Изложены основы теории трехстепенных гирокомпасов, описаны принципы действия, конструкция и алгоритмы работы полуавтоматического трехстепенного гирокомпаса 1Г25-1.

Рассмотрены условия работы и вопросы оптимальной настройки резонансных электромагнитных датчиков сил и линейных перемещений с последовательными LС-контурами в целях обеспечения высокой чувствительности измерения сил и линейных перемещений. Такие устройства могут широко применяться при сборке приборов точной механики для контроля их основных параметров.

В пособии рассмотрены особенности построения антенных устройств. Дано описание метода равносигнальной зоны при определении ошибки следящей системы в режиме самонаведения.

Описаны основные кристаллические материалы, имеющие прозрачность в ИК-области, оценена их лучевая прочность, пороги разрушения и лучевая стойкость. Рассмотрены методы их определения. Даны рекомендации по применению материалов для проходной оптики в зависимости от мощности излучения СО2-лазеров.

Рассмотрены схемы управляемых и неуправляемых выпрямителей. Представлены электрические схемы исследуемых устройств, таблицы для экспериментальных данных и расчетные формулы.

В методических указаниях дано достаточно полное представление о назначении, принципе работы, основных режимах, составе аппаратуры и технических характеристиках современной инерциальной навигационной системы И-21.

Рассмотрены вопросы технического применения лазерного гирометра в качестве измерительного преобразователя в системах навигации и прецизионной измерительной техники.

В пособии подробно рассмотрены наиболее часто встречающиеся случаи расчета и анализа нелинейных электрических цепей и приведены примеры решения типовых задач. Для студентов приборостроительных специальностей, изучающих вторую часть курса «Теоретические основы электротехники».

Рассмотрены методы и алгоритмы радиолокационного мониторинга объектов, позволяющие повысить точность и достоверность оценок при неполной измерительной информации в условиях априорной неопределенности и воздействии помех. Для студентов старших курсов.

Приведены необходимые теоретические сведения об оптимальных обнаружителях и различителях сигналов корреляционного типа, описана лабораторная установка для экспериментального исследования корреляционного приемника.

В пособии в сжатой, краткой форме рассмотрены основы проектировочных и проверочных расчетов размерных цепей при проектировании приборных устройств.

Изложены основные теоретические положения, используемые при оценке прохождения направленного оптического излучения широкого спектрального состава через атмосферу. Приведены основные инженерные методы расчета коэффициента пропускания атмосферы. В приложениях даны необходимые для расчетов справочные данные и параметры атмосферы.

Рассмотрены принципы работы и устройство приемников и аккумуляторов теплового излучения Солнца различного назначения, а также методы их расчета. Для студентов старших курсов.

Изложены краткие теоретические положения. Рассмотрены методы анализа магнитных цепей с постоянными магнитными потоками. Приведены примеры применения методов анализа и порядок расчета.

Дан краткий теоретический анализ усилительных каскадов на операционных усилителях (ОУ) с определением их основных параметров и характеристик. Приведено описание цикла лабораторных работ, рассмотрена методика измерения характеристик и параметров каскадов на ОУ.

Описана волновая аберрация оптической системы аппроксимациями по степенному и ортогональному (в виде полиномов Цернике) базисам. Рассмотрены свойства этих аппроксимаций, а также примеры применения разложения волновой аберрации по ортогональным полиномам Цернике для обоснования выбора прототипа из базы оптических систем и для автоматизированной дискретизации областей зрачка и предмета в процессе оптимизации оптической системы.

В работе исследованы основные характеристики и параметры асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при частотном регулировании. Сформулированы задания, контрольные вопросы, содержание отчета, дано описание лабораторного стенда. Для студентов 3-4 курсов факультетов СМ, РК, Э и МТ.

Рассмотрены основные технологические процессы производства элементов микросистемной техники с точки зрения физических явлений. Обобщены результаты, полученные при выращивании монокристаллов, а также в процессах диффузии, имплантации, литографии и др.

Рассмотрены основные приемы создания и исследования моделей динамических систем в программном комплексе «Универсальный механизм». Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих курс «Моделирование и исследование робототехнических систем».

Приведены сведения о процессах модификации свойств основных материалов, применяемых для изготовления деталей и узлов приборов ориентации, стабилизации и навигации (ОСиН), а также о физико-химических процессах, происходящих в материалах при нагреве в ходе термической обработки, и о связанных с этим изменениях физико-химических характеристик материалов. В таблице приложения представлены данные о режимах процессов термической обработки материалов и сплавов, наиболее часто используемых для изготовления деталей приборов ОСиН.

Пособие посвящено рассмотрению методики расчета возмущающих моментов в гиростабилизаторах, предназначенных для маневренных объектов (т. е. объектов, имеющих угловые скорости до сотен градусов в секунду и угловые ускорения до сотен градусов в секунду в квадрате) при значительных угловых эволюциях объекта. Рассмотрены теоретические основы и методика расчета инерционных моментов в двухосных и трехосных гиростабилизаторах при вращении и угловых колебаниях подвижных объектов. Приведены основные формулы для расчета моментов трения шарикоподшипниковых опор карданова подвеса, моментов от остаточной несбалансированности и неравножесткости подвеса, а также моментов тяжения токоподводов и возмущающих моментов со стороны привода стабилизации. Дан пример расчета возмущающих моментов в двухосном гиростабилизаторе для системы ориентации маневренного объекта согласно требованиям технического задания. Приведены формулы для расчета жесткости рамы карданова подвеса и жесткости шарикоподшипниковых опор.

Рассмотрены отдельные технологические операции сборки и регулировки узлов и приборов ориентации, стабилизации и навигации. Приведена необходимая информация для самостоятельной подготовки к выполнению лабораторных работ, а также контрольные вопросы для защиты отчета о проделанной работе.

Рассмотрены вопросы выбора технических средств для испытаний изделий на воздействие вибрации. Даны классификации измерительного и испытательного оборудования, приведены примеры. Описаны принцип действия и основные характеристики преобразователей механических величин и способы их крепления к исследуемому объекту.

Данное учебное пособие является второй частью учебного пособия «Экспериментальные исследования в мехатронных системах». Во второй части рассмотрены статистическая обработка данных при экспериментальном исследовании, виды испытаний мехатронных систем, даны основы планирования эксперимента.

Микросистемная техника – активно развивающееся направление, создающее функционально законченные нано- и микроразмерные устройства, характеристики которых кардинальным образом отличаются от характеристик устройств аналогичного назначения, созданных по традиционным технологиям. Учебное пособие содержит сведения о физических принципах функционирования электромеханических систем и об основных технологиях их производства. Приведены примеры использования микроэлектромеханических систем в различной аппаратуре как бытового, так и специального назначения.

Дано описание экспериментальной установки системы стабилизации угла платформы с гидроприводами. Изложена последовательность проведения испытаний на установке.

В пособии дана классификация научных методов исследования мехатронных систем, приведены основные формулы для обработки экспериментальных данных, изложены методики проведения эксперимента с целью получения различных характеристик мехатронных систем: статических, динамических, случайных.

Рассмотрены принцип действия, основные погрешности и конструкция микромеханического датчика угловой скорости на базе вибрационного гироскопа L-L-типа, приведены методика его испытаний, описание лабораторной установки. Работа рекомендована к публикации кафедрой «Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации» и методическим советом факультета «Информатика и системы управления».

Рассмотрены особенности деформирования материалов при обработке давлением по методу холодной штамповки. Приведены возможные конструктивные схемы и расчетные формулы, необходимые для выбора или проектирования технологической оснастки и приспособлений при производстве электронной аппаратуры.

Изложены технологические задачи, часто встречающиеся в практике изготовления микромеханических приборов – гироскопов и акселерометров. Даны необходимые для решения задач теоретические сведения.

Описаны электромагнитные процессы в линейных электрических цепях. Теория и методы расчета, освоенные ранее в курсах ТОЭ, «Электротехника», «Основы электротехники» применяются для решения задачи формирования сложного сигнала управления на фоне высокочастотной помехи.

Дана общая постановка задачи моделирования тепловых полей, рассмотрены возможности применения аналитических и численных методов для исследования тепловых процессов, происходящих в материале, подвергшемуся воздействию концентрированных источников энергии. Особое внимание в пособии уделено численным методам, так как они позволяют учесть зависимость теплофизических свойств материалов от температуры, распределение плотности мощности источника в пятне нагрева, скрытую теплоту фазовых превращений и т. д. Приведены конкретные примеры их применения.

Приведены современные требования к геометрической точности изготовления пластин-подложек интегральных микросхем. Рассмотрены кремниевые подложки диаметром 150 и 200 мм, а также сапфировые подложки диаметром 100 мм. Описаны новые технологические операции, применяемые при производстве полупроводниковых пластин.