Аннотация
Постановка задачи: одной из важнейших задач микроэлектроники является получение сверхчистого водорода; наиболее распространенный способ ― доочистка водорода технической или высокой чистоты при помощи металлических мембран из палладия и его сплавов. Предмет исследования: альтернативой палладиевым мембранам являются мембраны на основе металлов пятой группы, в частности из бинарных сплавов V-Pd. Метод исследования: исследована растворимость водорода в сплавах замещения Pd-(V-xPd)-Pd (х = 5; 7,5; 9,8 ат. %); получены изотермы зависимости давления от равновесной концентрации растворенного водорода в металле в диапазоне температур (350–400°С), давлений (5×10-3–0,8 МПа) и концентраций растворенного водорода H/Me (4×10^-4 до 0,6); получены плотности проникающего потока водорода сквозь мембраны при изменении входного давления 0,1 до 0,8 МПа, при давлении равном 0,1 МПа на выходной стороне мембраны и температуре 400 °С. Результат: полученные в ходе экспериментов значения проницаемости водорода через мембраны V-Pd наглядно показывают перспективность использования выбранных сплавов (V-7,5Pd, V-9,8Pd) для получения сверхчистого водорода.

Ключевые слова
получение водорода, сверхчистый водород, ванадиевые мембраны, сплавы металлов пятой группы

Библиографическая ссылка на статью
Передистов Е. Ю. Водородопроницаемые мембраны из сплавов V-Pd // Вестник СПбГУТ. 2023. Т. 1. № 1. С. 6. EDN: IVCHLZ

Эта статья относится к разделу Исследования в области точных наук

Аннотация
Постановка задачи: одним из основных элементов в ключевых схемах является полупроводниковый (п/п) диод. Он используется как отдельный выпрямительный элемент, а также является составной частью практически каждого силового транзистора. Поэтому для корректного расчета ключевого преобразователя напряжения (потери, КПД, пульсации) необходимо правильно рассчитать токи и напряжения при переключении п/п диода. Принимая во внимание существующие исследования модели п/п диода, используемой в программах моделирования, необходимо отметить, что она не отражает реальных физических процессов, возникающих в ключевом режиме работы п/п диода. Целью работы является рассмотрение возможности построения схем замещения п/п диода, временны́е диаграммы которых будут близки на качественном уровне временны́м диаграммам тока и напряжения на п/п диоде. Новизна работы заключается в том, что рассматриваются два состояния диода (открытое и закрытое), каждое из которых представляется цепью второго порядка. Показано, что индуктивность в схеме замещения п/п диода является не индуктивностью выводов диода, а результатом действия электромагнитных процессов, происходящих в самом п/п диоде при его включении/выключении. Результат: получены схемы замещения п/п диода для моделирования режимов его включения и выключения. Теоретическая/Практическая значимость: полученные схемы замещения позволяет лучше понять физику процессов, происходящих в п/п диоде при его включении/выключении. Объяснено появление диффузионной емкости п/п диода с точки зрения теории электромагнитного поля. Полученные схемы замещения п/п диода позволят более корректно моделировать процессы включения и выключения п/п диода, что очень важно при моделировании быстрых и медленных процессов в ключевых устройствах.

Ключевые слова
схема замещения, диод, проводник, диэлектрик, емкость диода, индуктивность диода.

Библиографическая ссылка на статью
Шушпанов Д. В., Евдокимов А. С. Построение схем замещения полупроводникового диода для моделирования режимов его включения и выключения // Вестник СПбГУТ. 2024. Т. 2. № 1. С. 5. EDN: IJMIOZ

Эта статья относится к разделу Исследования в области точных наук

Статья посвящена пятилетию института магистратуры

Аннотация
Статья посвящена анализу влияния легирования ванадия различными элементами, такими как Pd, Al, Co и Ni, на процесс растворимости водорода. Цель работы: комплексный анализ воздействия каждого из этих элементов на свойства ванадия в контексте его способности взаимодействовать с молекулами водорода. Полученные результаты представляют практически значимые сведения о том, какие легирующие элементы способны усилить или ослабить растворимость водорода в ванадии, что может быть ключевым фактором для оптимизации материалов водородных хранилищ или катализаторов водородных процессов. Практическая значимость: работа вносит вклад в понимание взаимодействия металлов с водородом и может быть полезной для разработки эффективных материалов в области энергетики и катализа.

Ключевые слова
ванадий, легирование, Pd (палладий), Al (алюминий), Co (кобальт), Ni (никель), растворимость водорода, влияние легирования, водород в металлах, химические свойства металлов, катализаторы.

Библиографическая ссылка на статью
Буланов В. Н. Анализ влияния легирования ванадия Pd, Al, Co, Ni на растворимость водорода // Вестник СПбГУТ. 2023. Т. 1. № 2. С. 5. EDN: ULXVML

Эта статья относится к разделу Исследования в области точных наук

Аннотация
Постановка задачи: необходимость использования альтиметров для измерения высоты при малой эффективности и дороговизне известных методик оценки требует разработки новой методики для выявления преимуществ, недостатков и особенностей эксплуатации каждой модели. Целью работы является проведение сравнительного анализа четырех альтиметров по критерию обобщенной эффективности, складывающемуся из следующих параметров: цена, диапазон рабочих температур, максимальная рабочая высота, относительная погрешность измерений, вес и потребляемая мощность. Используемые методы: сравнение альтиметров при помощи критерия обобщенной эффективности. Результат: использование представленной методики оценки альтиметров выявило особенности каждой модели, что позволило представить рекомендации по применению их в конкретных условиях. Элементами новизны представленного решения является использование критерия обобщенной эффективности для оценки альтиметров. Теоретическая/Практическая значимость: результаты сравнительного анализа предлагается использовать при определении модели альтиметра для применения на различных видах самолетов, различной максимальной высоте полета. Методика оценки по критерию обобщенной эффективности позволит принимать решения о покупке любых выбранных для исследования электронных приборов, проводить по ним сравнительный анализ, определять достоинства и недостатки.

Ключевые слова
альтиметр, критерий обобщенной эффективности, бортовая аппаратура, сравнительная оценка.

Библиографическая ссылка на статью
Говако А. С., Погорелов А. А. Методика оценки альтиметров по критерию обобщенной эффективности // Вестник СПбГУТ. 2024. Т. 2. № 2. С. 3. EDN: ZCZYUO

Эта статья относится к разделу Исследования в области точных наук

Аннотация
Постановка задачи. Актуальной задачей в области инфракрасной спектроскопии является оценка эффективности использования фоточувствительных пластин с напыленным слоем селенида свинца в фотоприемных устройствах для прогнозирования качества изделия на раннем технологическом этапе его создания. Анализ качества характеристик пластин с применением графических данных, которые предоставляют современные приборы инфракрасной спектроскопии, затруднителен ввиду визуальной схожести графиков интерферограмм для разных пластин, вследствие чего возникает необходимость применения аналитических функций. Цель работы: получение аналитического выражения функций интерферограмм, представленного в виде суммы тригонометрических функций с переменными коэффициентами при них. По данным коэффициентам можно судить о различиях между интерферограммами для дальнейшей оценки качества фоточувствительных пластин, имея на входе дискретные точки данных спектра пропускания. Используемые методы: применение косинус-преобразования Фурье, позволяющего восстановить интерферограмму, полученную на Фурье-спектрометре, по ее спектру пропускания, а также программного обеспечения для автоматизации расчетов коэффициентов для множества исходных спектров пропускания. Результат: по итогам работы получено аналитическое выражение восстановленной интерферограммы в общем виде с переменными коэффициентами, уникальными для каждой пластины. Аналитическое выражение представляет собой сумму тригонометрических функций с аргументами, равными пределам интегрирования полиномов сплайн-функции. Однако на практике каждая тригонометрическая функция делится на независимую переменную, возведенную в целую степень от 1 до 4. Это позволяет сделать вывод, что любая интерферограмма, полученная в соответствии с данной моделью, имеет локальные максимумы, чьи значения постепенно уменьшаются по мере увеличения независимой переменной. Разработано программное обеспечение, позволяющее проводить вычисления коэффициентов, благодаря чему возможно получение как аналитического, так и дискретного представления интерферограммы для множества исходных спектров пропускания. Приведены примеры результатов работы программного обеспечения, которые представлены в виде графика интерферограммы, аналитического выражения в текстовом файле, а также в виде таблицы с рассчитанными коэффициентами. Теоретическая / Практическая значимость: применение аналитического представления вместо графического позволит на количественном уровне представить различия между разными интерферограммами, на первый взгляд схожими визуально. В перспективе это поможет сопоставлять пластины нужного качества с определенными физическими показателями.

Ключевые слова
преобразование Фурье, интеграл Фурье, сплайн, интерферограмма, спектры пропускания.

Библиографическая ссылка на статью
Сединкин И. Б., Скалецкая И. Е. Моделирование аналитических функций интерферограмм по дискретным значениям // Вестник СПбГУТ. 2024. Т. 2. № 4. С. 8. EDN: XXZQGJ

Эта статья относится к разделу Исследования в области точных наук

Статья посвящена пятилетию конференции "Подготовка профессиональных кадров в магистратуре в эпоху цифровой трансформации" (ПКМ)

Аннотация
Постановка задачи: исследования взаимодействий водорода со сплавами открывают новые горизонты для разработки инновационных материалов, способствующих эффективному хранению и использованию водорода в энергетическом секторе. Изучение системы водород–ванадий–хром способствует пониманию взаимодействий водорода с данной системой и его влияния на свойства сплава, что актуально для разработки материалов для хранения водорода. Для исследования системы водород–ванадий–хром использовался метод функционала плотности (DFT). Цель работы состоит в оценке влияния водорода на электронные и механические характеристики сплава ванадия и хрома. Новизна: расчеты, выполненные с применением метода функционала плотности, указывают на то, что водород повышает проводимость и стабильность сплава, а также способствует увеличению потенциала сплава для хранения водорода. Результат: увеличение скорости диффузии и механической стабильности сплава в водородной среде может быть связано с изменениями в электронной структуре материала; повышение свойств полученного материала для хранения водорода делает данный сплав перспективным для энергетической отрасли, особенно в контексте поиска альтернативных источников энергии. Теоретическая / Практическая значимость: результаты исследования могут быть применены для создания новых материалов, предназначенных для хранения водорода и использования в энергетической отрасли.

Ключевые слова
функционал плотности, система водород–ванадий–хром, электронная запрещенная зона, связывающая энергия, механическая стабильность, энергетические материалы.

Библиографическая ссылка на статью
Буланов В. Н. Анализ модельных расчетов системы водород–ванадий–хром методом функционала плотности // Вестник СПбГУТ. 2025. Т. 3. № 1. С. 2. EDN: UFBTMJ

Эта статья относится к разделу Исследования в области точных наук

Аннотация
Постановка задачи. Современные радиотехнические устройства требуют высокой точности, стабильности и низкого уровня фазового шума, особенно в микроволновом диапазоне. Умножение частоты в традиционных схемах импульсно-фазовой автоподстройки частоты приводит к увеличению фазовых шумов, что ограничивает возможности применения таких систем. Целью работы является исследование и практическая реализация нониусного тракта приведения частоты перестраиваемого генератора к частоте опорного колебания в системе импульсно-фазовой автоподстройки частоты для минимизации фазовых шумов при умножении частоты. Используемые методы: в работе использовано моделирование схемы в пакете MicroCap, макетирование нониусного делителя частоты, а также экспериментальное измерение его характеристик. Новизна: предложен и реализован макет нониусного тракта приведения с дробным коэффициентом деления, позволяющий снизить уровень фазовых шумов в сравнении с традиционными методами умножения частоты в системе импульсно-фазовой автоподстройки частоты. Результат: экспериментально проверена работоспособность макета нониусного делителя частоты с коэффициентом деления N = 200, работающего в диапазоне до 150 МГц. Теоретическая / Практическая значимость: разработка нониусного тракта приведения с дробным коэффициентом деления позволяет улучшить характеристики фазового шума в ближней зоне отстроек от выходного колебания систем импульсно-фазовой автоподстройки частоты, что имеет значение для высокочастотных радиотехнических устройств, включая радиолокацию, спутниковую связь и системы 5G; практическое исследование подтверждает возможность применения данного метода в реальных схемах, хотя выявленные ограничения по рабочему диапазону требуют дальнейших доработок.

Ключевые слова
импульсно-фазовая автоподстройка частоты, фазовый шум, нониусный тракт приведения, дробный коэффициент деления, делитель частоты, спектральные характеристики.

Библиографическая ссылка на статью
Тихонов Я. А. Практическая реализация дробного нониусного тракта приведения умножающего кольца импульсно-фазовой автоподстройки частоты // Вестник СПбГУТ. 2025. Т. 3. № 1. С. 4. EDN: TMWESU

Эта статья относится к разделу Исследования в области точных наук