автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Интеллектуальные угловые сенсоры информационно-измерительных систем на основе многослойных резонансных оптических структур

На правах рукся

НГУЕН ВАН ТХЫОНГ

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ УГЛОВЫЕ СЕНСОРЫ ИНФОРМАЦИОНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МНОГОСЛОЙНЫХ РЕЗОНАНСНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СТРУКТУР

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 05.11.16 «Информационно-измерительные и управляющие системы (в промышленности)»

Тула 2006

Работа выполнена на кафедре «Радиоэлектроника» в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук

доцент Евгений Александрович Макарецкий

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор Осадчнй Владимир Иванович

начальник сектора

ГУЛ «Конструкторское бюро приборостроения»

кандидат технических наук Селькин Владислав Владимирович

Ведущая организация: ЗАО «ТЕХНО-Т», г. Тула

Защита диссертации состоится Т2006г. в -/д часов

на заседании диссертационного совета Д 212.27 У".07 при Тульском государственном университете по адресу: 300600, г, Тула, пр. Ленина 92 (9й учебный корпус, ауд. 101).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять на имя учёного секретаря совета. Автореферат разослан ЛгУХ<^?2006г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Д^А. Данил кин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы; Измерительная техника является неотъемлемой частью науки и техники. Практика показывает, что ни одна отрасль науки и техники не обходится без применения прецизионных информационно - измерительных систем, обеспечивающих измерение различных физических величин при выполнении технологических процессов и, как следствие, высокие качественные показатели изделий.

Одним из важнейших требований при проведении измерений является обеспечение высокой точности, нередко характеризуемой погрешностями в десятые н даже сотые доли процентов. В этой связи возрастает роль когерентных оптических методов и средств, которые обеспечивают наиболее высокую точность, дистанцнонность и неконтактность измерения. Все это приводит к широкому распространению оптических информационно-измерительных систем (ИИС), которые в настоящее время позволяют решать задачи наведения к сопровождения подвижных объектов, дальнометрин, пеленгации, локации, навигации, контроля характеристик атмосферы, измерения геометрических и физических параметров тел, распознавания образов и многого другого. Большой вклад в их развитие в СССР и России внесли Ю.Г. Якушенков, B.C. Титов, Д.П. Лукьянов, Ю.Ф. Застрогин, Н.Д. Устинов и многие другие.

Важным классом оптических ИИС являются угломерные системы, позволяющие определить угловые координаты физических теп относительно базового направления и их изменение во времени. Одно из перспективных направлений совершенствования оптических угломерных систем связано с использованием особенностей интерференции в тонких слоях при углах падения, близких к углу полного внутреннего отражения. В этом режиме интерференционные слои обладают аномально высокой угловой чувствительностью, что позволяет использовать их в прецизионных угломерных системах. Однако подобные системы не свободны от недостатков. В первую очередь это относится к диапазону измеряемых углов (не превышает десятков угловых минут), высокой нелинейности преобразования угла — выходной сигнал (не менее единиц процентов), обеспечению устойчивости работы при воздействии внешних факторов.

Причинами этого являются неоптимальность используемых алгоритмов функционирования и несовершенство элементной базы. Основным направлением повышения качественных показателей когерентных оптических ИИС в настоящее время следует считать интеллектуализацию сенсорных устройств, которые должны представлять собой многофункциональные оптико-электронные устройства.

В связи с изложенным большую актуальность приобретает научно-техническая задача разработки интеллектуальных угловых сенсоров на основе интерференционных структур, характеризующихся высокой точностью, широким диапазоном измерений и высокой линейностью.

Предмет исследования диссертации: угломерные информационно-измерительные системы на основе многослойных резонансных оптических структур.

Цель работы: расширение диапазона измерений и повышение точности работы угломерных информационно-измерительных систем путем разработки математических моделей, алгоритмов работы и конструкций угловых сенсоров.

Задачи исследований: для достижения поставленной цели в диссертации необходимо решить следующие задачи:

- разработать математические модели многоэлементных многослойных резонансных оптических структур в широком угловом диапазоне;

- разработать алгоритмы работы и конструкции интеллектуальных угловых сенсоров информационно-измерительных систем;

• разработать алгоритмы обработки измерительной информации в интеллектуальных сенсорах;

- провести анализ источников погрешностей в когерентных оптических информационно-измерительных системах на основе многослойных резонансных оптических структур (МРОС).

На защиту выносятся:

1. Математические модели физических процессов в угловых сенсорах на основе многослойных резонансных угловых структур, обеспечивающие повышение точности расчета характеристик угловых сенсоров.

2. Структура и алгоритмы работы угломерных информационно-измерительных систем, обеспечивающие расширение углового диапазона и повышение точности измерительных систем.

3. Алгоритмы обработки информации в многоканальных интеллектуальных угловых сенсорах, позволяющие выделить информацию об угле падения излучения при использовании многорезонансных угловых преобразователей.

4. Результаты моделирования характеристик угломерных информационно-измерительных систем на основе многослойных резонансных угловых структур, позволяющие оценить погрешность измерений и сформулировать требования к параметрам угловых преобразователей.

Методы исследования: В работе использовались методы интегрального и дифференциального исчисления, метод одностороннего и

двустороннего преобразования Лапласа, численные методы, методы физической оптики.

Научная новизна: состоит в разработке прикладных алгоритмов проектирования оптических угловых измерителей, включающих в себя:

- Математические модели прохождения когерентных оптических пучков в широком угловом диапазоне через угломерные преобразователи на основе многослойных резонансных структур, отличающиеся малой погрешностью расчета.

- Математические модели учета влияния искажений входного пучка и погрешностей изготовления измерительного преобразователя на угловые характеристики оптического пропускания, обеспечивающие снижение погрешности измерений.

- Алгоритмы работы многоканальных интеллектуальных сенсоров информационно-измерительных систем на основе многослойных резонансных оптических структур, позволяющие расширить диапазон угловых измерений.

- Алгоритмы вычисления угла падения входного пучка на многоканальный сенсор по набору значений оптического пропускания каналов, обеспечивающие выделение измерительной информации при неоднозначности угловых характеристик.

- Результаты компьютерного моделирования информационно-измерительных систем с интеллектуальным угловым сенсором.

Практическая ценность работы заключается в следующим:

- Предложены принцип действия и алгоритмы работы многоканальных угловых измерителей на основе МРОС, позволившие расширить диапазон угловых измерений.

- Разработаны алгоритмы обработки информации в многоканальных измерительных преобразователях, обеспечившие выделение измерительной информации при неоднозначности угловых характеристик каналов.

- Разработаны конкретные рекомендации по выбору параметров функциональных элементов и проектированию угломерных информационно-измерительных систем на основе МРОС.

Разработана компьютерная модель информационно-измерительной системы с многоканальным интеллектуальным сенсором на основе МРОС.

Публикация и апробация работы:

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на международных и всероссийских научно-технических конференциях: всероссийской конференции «Проблемы наземной радиолокации (г. Тула, 2002, 2004, 2005 гг.); Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» (г, Москва, 2005 г.);

Всероссийской научно-технической конференции «Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов» (г. Пенза, 2005 г.); VII международной конференции «Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений И символьной информации» (г. Курск, 2005 г.); электронной конференции Российской Академии естествознания (2005 г.)

Основное содержание работы отражено в 19 публикациях, включающих 10 статей, 9 тезисов докладов на международных и российских НТК. .

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 162 страницах основного текста и содержащих, 84 формулы, 76 рисунков, 5 таблиц, списка литературы из 73 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность решаемой в диссертации научной проблемы, изложена структура диссертации и кратко раскрыто содержание ее разделов.

В первом разделе в результате исследования информационно-измерительных систем и применяемых в них методов извлечения первичной информации устанавливаются причины, порождающие проблему, и сформулированы задачи, решение которых необходимо для достижения поставленной цели исследования.

Установлено, что наиболее перспективным оптическим методом получения измерительной информации является интерферометриче-ский, в наиболее полной степени реализующий свойства когерентного излучения. Однако предельное разрешение оптических ннтерферомет-рических методов измерений на один — три порядка отличается от характеристик, достигаемых в реальных системах, что показывает недостаточную эффективность используемых алгоритмов работы информационно-измерительных систем и качественных характеристик элементной базы.

Новые возможности открывает применение явления резонансной угловой фильтрации волновых полей в многослойных оптических структурах, имеющего интерференционную природу и характеризующегося аномально высокой зависимостью коэффициентов отражения и прохождения оптических структур от угла падения на нее когерентного оптического пучка. Это позволяет повысить угловую добротность МРОС до значений, в I О2 — I О3 раз превышающих добротность частотно избирательных интерференционных систем, и за счет этого существенно повысить точность измерений.

На основе МРОС созданы высокочувствительные измерительные преобразователи угловых и линейных параметров, угловых колебаний, давления и акустических колебаний. Однако существующие устройства в настоящее время уже не удовлетворяют требованиям по диапазону измерений, линейности характеристики, устойчивости к воздействию внешних факторов.

Проблема повышения качественных показателей информационно-измерительных систем на основе МРОС требует решения ряда задач:

- разработка методов расширения диапазона угловых измерений;

- разработка математических моделей базовых элементов для широкого диапазона входных углов падения излучения;

- разработка принципов построения и алгоритмов функционирования интеллектуальных сенсоров на основе многослойных резонансных оптических структур;

- анализ источников погрешностей, определяющих метрологические характеристики оптических информационно-измерительных систем, а также определение путей снижения или компенсации погрешностей интеллектуальных сенсоров.

На основе вышеизложенного сформулированы цель и задачи исследования.

Во втором разделе приведены результаты разработки математических моделей и алгоритмов анализа угловых преобразователей на основе многослойных резонансных угловых структур.

Простейшей обобщенной моделью многих пассивных устройств современной радиооптики - открытых резонаторов, световодов, устройств согласования, интерференционных систем является плоский резонансный диэлектрический слой (рис. 1).

ней МРОС (б).

В общем случае плоский интерференционный слой является многорезонансной частотно-угловой избирательной системой. Условия частотно-углового резонанса в слое определяется выражением

»я = г„ + = ~2т. О)

где /•„, г3, - фазовые сдвиги волны, возникающие при ее френелевском отражении от систем слоев 3-2-1 и 3-4-5, продольное волновое число в резонансном слое, <3Ъ- толщина резонансного слоя, п = 0,1,2,...- номер резонанса.

Для описания процессов прохождения когерентных оптических волн через плоские резонансные слои в режиме резонансной угловой фильтрации (при углах падения излучения на границу слоя, близких к углу полного внутреннего отражения) разработаны подробные математические модели, использующие однорезонансное приближение: угловой спектр входного пучка существенно уже ширины углового резонанса; соседние резонансы не перекрываются; угловая добротность резо-нансов велика.

Известные математические модели, разработанные в однорезонан-сом приближении, позволяют достаточно просто и точно описать характеристики МРОС в режиме резонансной угловой фильтрации. В то же время, задача расширения рабочего диапазона угловых сенсоров на основе МРОС требует создания математических моделей, адекватно описывающих МРОС при углах падения, изменяющихся в широком диапазоне значений. При этом основные приближения резонансной угловой фильтрации становятся невыполнимыми, поскольку многослойные резонансные структуры при малых углах падения переходят в режим частотной (спектральной) фильтрации и угловая добротность падает. Это делает актуальной задачу разработки математических моделей МРОС в широком диапазоне входных углов падения излучения.

Наиболее общее описание многослойных интерференционных структур может быть создано на основе метода модифицированных рекуррентных формул, являющегося развитием метода рекуррентных формул А.Г, Власова. Формулы связывают коэффициенты отражения и прохождения МРОС с аналогичными параметрами промежуточных структур:

где - коэффициент отражения от т-слойной структуры; Г„, Г^- модули коэффициентов отражения от соответствующих промежуточных структур; суммарный фазовый набег в ¡-том слое, учитывающий через поперечное волновое число в слое кя частотную (спектральную) и

(2) (3)

угловую переменные; гп, - фазы коэффициентов отражения от соответствующих промежуточных структур; Ьи, Ьш- коэффициенты прохождения структур; Ы, - толщина ¿-того слоя структуры.

Однако метод модифицированных рекуррентных формул не позволяет учесть влияние амплитудно-фазового распределения входного пучка, его размеров и формы на прохождение волн через слой.

Для учета ограниченности (размера а) и амплитудно-фазового распределения одномерного входного пучка предложено воспользоваться однорезонансной фильтрационной моделью прохождения оптического пучка типа интеграла свертки

)ьт(х-х')Ла(х')<й'; (4)

о

Т(а/Ы-Ь-, (5)

ЛД-Г^'л

о

где Л^(х),Ла(х) - соответственно амплитудно-фазовое распределение выходного и входного пучков; Нт(х) - импульсная характеристика МРОС для т — ного резонанса; ¿«—постоянная длины слоя; оп-

тическое пропускание слоя. Значение соответствует макси-

мальной величине оптического пропускания при т — ном резонансе.

Тогда общая математическая модель для расчета, прохождения ограниченного пучка через многослойную резонансную структуру в широком угловом диапазоне определяется соотношением

'■!* I1 '

Щ/>т(х-Х,/Ая(х')^] ф ь

Поскольку угловая избирательность слоя проявляется только в одной плоскости, для двумерного распределения входного сигнала Аа(х,у) выходной пространственный сигнал можно рассчитать с помощью двумерной импульсной характеристики кт(х,у) по соотношению

1-

с/У'.

-I

(7)

]и(х-х^АЛх'.уЧМ [_-/(у>

Оптическое пропускание структуры в двумерном приближении при произвольном амплитудном распределении пучка на входе, описываемого линией контура. х=/(у) и размерами а,Ь определяется:

1 л«

= - . (8)

I 1 \А„(х>у)\1^хф -»-/(-и

Предложенная математическая модель позволяет с высокой точностью описать процесс прохождения одномерных и двумерных пространственных сигналов через МРОС в широком угловом диапазоне (рис.2).

1 № 01

0.1 «

'о* оз 0,3 0.1 о

— 'Г "" 1,__ / V- 1 ]

— ....../

1 V"

1 ■ г V

у"' М / Ь

е (

Г"..... 1 1 V /

1 | ' ] V ! ;

1 1 V

! 1 ; г Г'

0037)0710-11 0.15 0Д9 021 026 03 034 03» 041 ОЛ В.* в Л 0 X 04 0.64 067 0.71

Рис. 2. Расчетная угловая зависимость оптического пропускания многослойной структуры на основе предложенной комбинированной математической модели (П[=1,51; пг=1.0; а=5Ю"\ Х=0.8'10*)

Существенное изменение характеристик МРОС обеспечивает выполнение развязывающих слоев на границах резонансного слоя в виде многослойных диэлектрических структур. При этом появляется возможность независимого изменения резонансных углов пропускания МРОС и ее угловой (и частотной) добротности. В диссертационной работе разработаны математические модели МРОС с диэлектрическими слоями, а также модели многоэлементных (параллельных и последовательных) структур, позволяющих сформировать угловые характеристики оптического пропускания с заданными свойствами.

В третьем разделе на основе анализа физических процессов в МРОС и разработанных математических моделей предложены структурные схемы и алгоритмы работы высокоточных интеллектуальных широкодиапазонных угловых сенсоров на основе МРОС.

В диссертационной работе показано, что основным методом расширения рабочего диапазона угловых датчиков на основе МРОС является использование в широком угловом диапазоне многоканальных (параллельных) многорезонансных структур, отличающихся своими параметрами (толщина резонансного слоя, добротность). Для любого значения угла падения входного пучка в пределах диапазона -атах <сс<атах > где атэх " Угол ПВО структуры, каждый канал формирует свой выходной сигнал в соответствии с конкретной характеристикой оптического пропускания (рис. 2). Поскольку параметры МРОС каналов различны, то и совокупность значений выходных сигналов для каждого входного угла падения излучения будет индивидуальной, что позволяет устранить неоднозначность отсчета. Обработка величин выходных сигналов в микроконтроллере интеллектуального сенсора с учетом конкретных характеристик каналов позволяет определить угол падения излучения. Структурная схема интеллектуального углового преобразователя на основе предложенных принципов работы приведена на рис. 3.

ЛИ

МРОС1

<ып

МРОС1 ФШ

Ф1Ш

—_»| ФПК

Внгал I

ЦАП

ДГ

Рис. 3, Структурна* схема интеллектуального углового датчика (ДП - делитель ыошвостн входного пучка; МРОС - многослойные резонансные оптические структуры с отличающимися параметрами; ФП - фото приемники; ДТ—датчик температуры)

Предварительная обработка сигналов и вычисление измеряемого параметра (угла) производится в микропроцессорном контроллере. Предварительная обработка заключается в нормировке сигналов со всех каналов относительно опорного (контрольного канала К). Обязательным элементом высокоточного преобразователя является датчик температуры (ДТ), позволяющий учесть влияние температуры на угловую харак-

тер нети ку оптического пропускания каждого канала. Выходной сигнал датчика представлен в цифровой форме (Выход 1), что позволяет непосредственно сопрягать его с системами обработки информации, а также в аналоговой форме с выхода цифро-аналогового преобразователя ЦАП (Выход 2).

Основой алгоритма обработки сигналов в интеллектуальном многоканальном сенсоре является процедура определения угла падения оптического излучения по набору значений оптического пропускания каналов. Конкретной математической моделью п - канальной системы является система из п трансцендентных неоднозначных уравнений вида (9), отличающихся своими параметрами.

В диссертационной работе предложены и исследованы три численных алгоритма решения системы уравнений (9), отличающихся общим подходом, трудоемкостью и погрешностью решения.

Для оценки реального применения разработанных алгоритмов в измерительной системе проведено исследование на устойчивость решений при возможности задания значений оптического пропускания Г, с определенной погрешностью ЛТотносительно своего точного значения.

Установлено, что все предложенные алгоритмы расчета дают близкие результаты, однако отличаются значениями вероятности правильного единственного решения, погрешностью расчета и вычислительными затратами.

1-

|СН-|СНе

-¡СИСИ-

Л

]\л_0о|*л

¿X

ГД«,«) =

I-

■■(0о|-1г;1*(«)И

Л

(9)

Вероятностный метод обеспечивает вероятность получения правильного результата 0.9 — 0.99 до погрешностей определения оптического пропускания каналов <0.05. Он обеспечивает минимальную относительную погрешность решения (до 0.3-0.4%). Максимальная вероят-

ность правильного решения имеет место для модифицированного алгоритма (0.98-0.99), однако относительная погрешность решения несколько выше и составляет <0.5%. В практических применениях целесообразно использование комбинированных алгоритмов, сочетающих модифицированный и вероятностный алгоритмы.

Проведено исследование влияния параметров каналов на результаты вычисления угла падения пучка по набору значений оптического пропускания каналов. Параметры, входящие в систему уравнений (9), зависят от конкретных конструктивных параметров МРОС, свойств материалов, температуры, характеристик входного оптического пучка. Исследовано влияние дополнительных факторов (погрешности формирования амплитудно-фазового распределения входного оптического пучка; погрешности юстировки направления оптического пучка в ортогональной плоскости; погрешности юстировки МРОС; температура) на вероятность правильного решения и погрешность решения,

Установлено, что оптимальным амплитудным распределением входного пучка по критерию минимума погрешности измерений при изменениях амплитудного распределения является гауссово распределение.

Анализ влияния фазовых искажений пучка показал, что кубические фазовые искажения сказываются заметно сильнее, чем квадратичных. Изменения проявляются уже при фазовых искажениях 0.1-0.2 рад, что показывает необходимость точного формирования фазового фронта входного пучка при его коллимации.

Установлены допуски на точность юстировки МРОС и изменение угла падения в ортогональной плоскости исходя из допустимой погрешности решения системы уравнений (9).

В четвертом разделе на основе разработанных структурных схем и алгоритмов работы интеллектуального углового сенсора проведено моделирование характеристик угломерной информационно-измерительной системы, позволившее оценить ее рабочие параметры (диапазон измерений, погрешность, влияние внешних факторов и разработать конкретные рекомендации по проектированию измерительных систем.

Исследование информационно-измерительной системы проводилось на разработанной в среде МАТЪАВ компьютерной модели. Для случая трехканалшого сенсора схема компьютерной модели представлена на рис.4.

Общая модель информационно-измерительной системы состоит из трех основных блоков: измерительного блока, блока обработки и блока дисплея.

Измерительный блок предназначен для измерения оптического пропускания в зависимости от угла падения входного излучения и преобразования его в электрический сигнал. Он состоит из трех измерительных каналов, контрольного канала, измерителя окружающей температуры (Temperature sensor) и делителя пучка (Beam Divisor). Каждый измерительный канал включает в себя МРОС с известными параметрами (угловой зависимостью оптического пропускания) MROL, ф отопри-емник (Photo sensor) со случайной погрешностью измерения уровня оптического сигнала dT и элемент нормировки тока (Normed element). Контрольный канал содержит фотоприемник и элемент нормировки.

Рис. 4. Модель измерительной системы на основе трехканапыюго интеллектуального оптического углового преобразователя

Блок обработки представляет себя контроллер (Controller), который служит для обработки данных от измерительного блока (электриче-

ский сигнал), выделения измеряемой величины (угол падения) и преобразования ее в требуемую форму (аналоговую и цифровую).

Блок дисплея включает в себя аналоговый и цифровой дисплеи (Analog out, Digital out, Measurable), и блок Graph output для отображения результатов измерения в графическом виде.

Кроме этого в состав модели еще входит блок Parameters of beam, моделирующий источник излучения измерительной системы. Здесь задаются параметры падающего пучка (угол падения, длина волны, амплитудно-фазовое распределение оптического пучка).

Выходными данными, по которым производилось сравнение различных вариантов информационно-измерительных систем, являлись значения вероятности правильного измерения и погрешность измерения.

Проведенное исследование позволило определить наиболее целесообразные параметры информационно-измерительной системы и установить влияние различных факторов на ее характеристики. Это позволило выработать рекомендации по проектированию угломерных информационно-измерительных систем на основе многоканальных интеллектуальных сенсоров, которые заключаются в следующем;

1. Количество измерительных каналов системы должно быть равно трем. Дальнейшее увеличение количества каналов не приводит к улучшению характеристик.

2. Изменение параметров каналов целесообразно выполнять за счет различной толщины резонансного слоя, при чем отличие толщин слоев каналов должно составлять 5-10%.

3. Положительный эффект на характеристики информационно-измерительной системы оказывает использование развязывающих пленочных слоев типа НВН (низкий показатель преломления — высокий показатель преломления — низкий показатель преломления).

4. Входной оптический пучок должен иметь гауссово амплитудное распределение, поскольку при этом обеспечивается минимальное погрешность измерений при изменении параметров пучка.

5. Погрешность юстировки пучка во второй (ортогональной) плоскости должна составлять не более одного углового градуса.

6. Фазовый фронт пучка должен быть сформирован с минимальными фазовыми искажениями (не более 0.1 рад).

7. Поскольку чувствительность информационно-измерительной системы к воздействию различных факторов велика (искажения амплитудного и фазового распределения пучка, угловые смещения во второй плоскости, температура), целесообразно использовать в алгоритме работы интеллектуального сенсора разработанные математические модели МРОС, учитывающие перечисленные факторы, а также датчик темпера-

туры. Это позволяет понизить требования к точности юстировки системы и перейти от аппаратной юстировки к программной (заданием параметров искажений в блок обработки).

Данные моделирования работы многоканальной информационно-измерительной системы показали, что диапазон угловых измерений системы достигает 0.5 — 0.7 радиана (для амплитудного метода измерения — до 0.05 рад, для пеленгационного метода — до 0.2 рад), а средняя абсолютная погрешность измерений— от 10"6 рад до 10 * рад.

Разрешение многоканальной угломерной интеллектуальной информационно-измерительной системы может достигать значений 13001500 и более, что намного выше, чем для систем простого амплитудного н пеленгационного типов. Выигрыш достигается за счет создания в многоканальной системе избыточной информации на выходе фотоприемников о значении угла падения входного пучка. Оптимальный (по критерию максимума разрешения) рабочий угловой диапазон составляет 0.2 ~ 0.4 рад (приблизительно 10 — 25 угл. градусов). Абсолютная погрешность измерений при этом не превышает 0.5 угловой минуты.

В заключении приведены общие результаты и выводы по диссертации,

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

В диссертации решена научно-техническая задача разработки математических моделей, алгоритмов работы и конструкций угломерных устройств когерентных оптических информационно-измерительных систем, позволяющих расширить диапазон измерений и повысить точность их работы а, следовательно, качественные показатели технологических процессов и изделий.

Полученные в работе результаты позволяют расширить области практического применения когерентных оптических информационно-измерительных систем за счет повышения их качественных параметров.

Основные научные и практические результаты работы, большинство которых получено и использовано впервые при создании высокоточных оптических измерительных устройств, состоят в следующем:

1. На основе исследования процессов в резонансных многослойных оптических структурах разработаны:

- комбинированная математическая модель, описывающая характеристики МРОС во всем диапазоне углов падения входного излучения и позволяющая учесть все основные факторы (размеры и амплитудно-фазовое распределение входного пучка, двумерность пучка и угол падения в ортогональной плоскости, изменение размера пучка и угла падения при преломлении пучка в призме, температура), влияющие на утло-

вук> зависимость оптического пропускания МРОС, что обеспечивает повышение точности расчетов характеристик угловых сенсоров;

- алгоритмы работы угловых сенсоров, основанные на использовании многоканальных параллельных многорезонансных МРОС с различными параметрами, позволяющие расширить диапазон угловых измерений;

- алгоритмы определения угла падения оптического излучения по набору значений оптического пропускания каналов на основе решения системы трансцендентных неоднозначных уравнений.

Главным достоинством разработанных математических моделей и алгоритмов являются высокая точность математического описания реальных МРОС во всем диапазоне входных углов падения излучения.

2. На базе разработанных алгоритмов и моделей впервые достигнуты результаты:

- установлено влияние внешних факторов на угловую характеристику оптического пропускания МРОС во всем диапазоне входных углов: изменение температуры МРОС; искажения амплитудного распределения входного пучка; фазовые искажения входного пучка; установлено, что оптимальным амплитудным распределением по критерию минимума погрешности измерений при изменениях амплитудного распределения является гауссово распределение;

- разработана универсальная компьютерная модель информационно-измерительной системы с интеллектуальным сенсором на основе многоканальной МРОС;

- оценено влияние неточностей юстировки МРОС на угловую характеристику оптического пропускания и погрешность информационно-измерительной системы; установлены технологические допуски на параметры резонансного слоя.

На основе разработанной универсальной компьютерной модели проведено исследование характеристик информационно-измерительной системы с интеллектуальным сенсором на многоканальной МРОС, позволившее оценить характеристики информационно-измерительной системы и сформулировать требования к параметрам входящих в нее устройств.

3. Предложен ряд принципиально новых оптических устройств информационно-измерительных систем, что позволило расширить области их применения и повысить точность измерений:

- широкодиапазонный интеллектуальный угловой сенсор на параллельных многорезонансных МРОС;

- угловые измерительные преобразователи с многослойными пленочными структурами.

4. Разработаны конкретные рекомендации по проектированию угломерных информационно-измерительных систем на основе многоканальных интеллектуальных сенсоров, включающие рекомендации но выбору количества каналов, степени различия их параметров, характеристикам входного оптического пучка и алгоритмам обработки измерительной информации.

5. Проведена оценка параметров угломерных информационно-измерительных систем на основе многоканальных интеллектуальных сенсоров, показавшая их существенные преимущества по сравнению с амплитудным и пеленгационным методами измерений иа основе МРОС.

Теоретические результаты диссертационной работы прошли экспериментальную проверку и получили практическое применение при разработке и испытаниях измерительных систем для ряда организаций.

СПИСОК ОСНОВНЫХ НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

1. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Система автоматизированного проектирования устройств интегральной оптики // Известия Тульского государственного университета. Серия «Радиотехника и радиооптика». Том IV, выпуск 1. Тула 2002 г., С. 97-102.

2. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Автоматизация проектирования пассивных устройств интегральной опшки. Проблемы наземной радиолокации. Труды всероссийской научной технической конференции. Тула, ТулГУ 27-29 сентября 2002 г.

3. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг, Шалатов Д.С.. Исследование многоэлементных многослойных оптических структур с угловой избирательностью // Известия Тульского государственного университета. Серия «Радиотехника и радиооптика». Том VI. Издательство ТулГУ, Тула 2004 г., С. 74-81.

4. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг, Шалатов Д.С.: Исследование многоэлементных многослойных оптических структур с угловой избирательностью. Проблемы наземной радиолокации. Труды II научно-технической Интернет—конференции. Тула, ТулГУ 24-25 мая 2004 г.

5. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Исследование интеллектуальных радиооптических угловых измерительных преобразователей // Известия Тульского государственного университета. Серия «Радиотехника и радиооптика». Том VIL Издательство ТулГУ, Тула 2005 г., С. 4549.

6. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Алгоритм обработки информации в измерительной системе на основе многоэлементных многослойных оптических структур с угловой избирательностью // Известия

Тульского государственного университета. Серия «Радиотехника и ра-диооптнка». Том VII. Издательство ТулГУ, Тула 2005 г., С. 58-62.

7. Макарецкнй Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Моделирование интеллектуального оптического углового преобразователя // Известия Тульского государственного университета. Серия «Радиотехника и радиооптнка». Том VIL Издательство ТулГУ, Тула 2005 г., С. 62-67.

8. Нгуен Ван Тхыонг, Шалатов Д.С.. Математические модели многоэлементных многослойных оптических структур с угловой избирательностью. XXXI Гагаринские чтения — международная молодежная научная конференция. Москва, МАТИ 6-8 апреля 2005 г.

9. Нгуен Ван Тхыонг. Алгоритм обработки выходных данных угловых датчиков на основе многоканальных оптических структур с угловой избирательностью. Современные методы н средства обработки пространственно-временных сигналов — III Всероссийская научно-техническая конференция. Пенза, ПГТА общество «Знание» России, приволжский дом знаний, 24-25 мая 2005 г.

10. Макарецкнй Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Интеллектуальные радиооптические угловые измерительные преобразователя. Проблемы наземной радиолокации. Труды III научно-технической Интернет — конференции. Тула, ТулГУ 25-26 сентября 2005 г.

11. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Алгоритм обработки информации в измерительной системе иа основе многоэлементных многослойных оптических структур с угловой избирательностью. Труды III научно-технической Интернет — конференции. Тула, ТулГУ 25-26 сентября 2005 г.

12. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Моделирование интеллектуального оптического углового преобразователя. Труды III научно-технической Интернет - конференции. Тула, ТулГУ 25-26 сентября 2005 г.

13. Нгуен Ван Тхыонг. Интеллектуальный оптический угловой преобразователь, Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации — VII международная конференция. Курск, КГТУ 4-7 октября 2005 г.

14. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Моделирование интеллектуальных радиооптических угловых измерительных преобразователей с помощью программы MATLAB 7.01. Заочная электронная конференция. Российская Академия естествознания, декабрь, 2005 г.

15. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Моделирование интеллектуальных радиооптических угловых измерительных преобразователей с помощью программы MATLAB 7.01 // Российская Академия естествознания. Журнал «Фундаментальные исследования» №2, 2006 г. С. 41-43.

16. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Математические модели плоского резонансного слоя в широком угловом диапазоне // Известия Тульского государственного университета. Серия «Радиотехника и радиооптика». Том VIII, вып. 2. Издательство ТулГУ, Тула 2006 г., - С. 4045.

17. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Разработка математических моделей двумерных многослойных резонансных оптических структур // Известия Тульского государственного университета. Серия «Радиотехника и радиооптика». Том VIII, вып. 1. Издательство ТулГУ, Тула 2006 г., - С 42-4«.

18. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Разработка алгоритмов обработки информации многоканальных измерительных преобразователей на основе решения системы трансцендентных неоднозначных уравнений // Известия Тульского государственного университета. Серия «Радиотехника и радиооптика». Том VIII, вып.2. Издательство ТулГУ, Тула 2006 г., - С. 46-52.

19. Нгуен Ван Тхыонг. Анализ влияния преломления оптического пучка во входной призме на характеристики многослойных резонансных оптических структур II Известия Тульского государственного университета, Серия «Радиотехника и радиооптика». Том VIII, вып.2. Издательство ТулГУ, Тула 2006 г., - С. 52-55.

Тульский государственный университет. 300600, г. Тулу, пр. Ленива, 92.

Отпечатано в редакционно-издательском центре Тульского государственного университет л. 300600, г. Тулу, ул. Болдина, 151.

Введение

1. Обзор и анализ оптических методов и средств измерения угловых 12 величин

1.1. Оптические измерительные систем

1.2. Радиооптические информационно-измерительные системы на основе явления резонансной угловой фильтрации

1.3. Интеллектуальные сенсоры

1.4. Угловые преобразователи на основе многослойных резонансных угловых структур

1.5. Формирование цели и задач исследования

2. Разработка математических моделей и алгоритмов анализа угловых дискриминаторов на основе многослойных резонансных угловых структур

2.1. Физико-математические модели многослойных оптических структур

2.1.1. Математические модели многослойных оптических структур

2.1.2. Многослойные резонансные оптические структуры в режиме резонансной угловой фильтрации

2.2. Конструктивные варианты структур многоэлементных сенсоров на основе МРОС

2.3. Разработка математических моделей односторонних одномерных МРОС

2.3.1. Изменение размера пучка на границе раздела МРОС и угла падения при преломлении пучка в призме

2.3.2. Математические модели слоя в приближении многорезонансного высокодобротного фильтра

2.3.3. Комбинированная математическая модель

2.4. Математические модели МРОС с многослойными развязывающими слоями

2.5. Разработка математических моделей односторонних двумерных МРОС

2.5.1. Учет изменения угла падения излучения в ортогональной плоскости

2.5.2. Математическая модель односторонней двумерной структуры

2.6. Разработка математических моделей многоэлементных МРОС

2.6.1. Параллельные многоэлементные МРОС

2.6.2. Последовательные многоэлементные МРОС

Актуальность темы.

Измерительная техника является неотъемлемой частью науки и техники. Практика показывает, что ни одна отрасль науки и техники не обходится без применения прецизионных информационно - измерительных систем, обеспечивающих измерение различных физических величин при выполнении технологических процессов и, как следствие, высокие качественные показатели изделий.

Одним из важнейших требований при проведении измерений является обеспечение высокой точности, нередко характеризуемой погрешностями в единицы и даже доли процентов. В этой связи возрастает роль когерентных оптических методов и средств, которые обеспечивают наиболее высокую точность измерений. Все это приводит к широкому распространению оптических информационно-измерительных систем (ИИС), которые в настоящее время позволяют решать задачи наведения и сопровождения подвижных объектов, дальнометрии, пеленгации, локации, навигации, контроля характеристик атмосферы, измерения геометрических и физических параметров тел, опознавания образов и многого другого. Большой вклад в их развитие в СССР и России внесли Ю.Г. Якушенков, B.C. Титов, Д.П. Лукьянов, Ю.Ф. Застрогин, Н.Д. Устинов и многие другие.

Одним из перспективных направлений совершенствования оптических угломерных систем связано с использованием особенностей интерференции в тонких слоях при углах падения, близких к углу полного внутреннего отражения. В этом режиме интерференционные слои обладают аномально высокой угловой чувствительностью, что позволяет их использовать в прецизионных измерительных системах. Однако подобные системы не свободны от недостатков. В первую очередь это относится к диапазону измеряемых углов (не превышают десятков угловых минут), высокой нелинейности преобразования угла - выходной сигнал (до десятков процентов), обеспечению устойчивости работы при воздействии внешних факторов, выполнению предварительной обработки измерительной информации.

Причинами этого являются неоптимальность используемых алгоритмов функционирования и несовершенство элементной базы. Основным направлением повышения качественных показателей когерентных оптических ИИС в настоящее время следует считать интеллектуализацию сенсорных устройств, которые должны представлять собой многофункциональные оптико-электронные устройства.

В связи с изложенным большую актуальность приобретает научно-техническая задача разработки интеллектуальных угловых сенсоров на основе интерференционных структур.

Целью работы.

Целью работы является расширение диапазона измерений и повышение точности работы угломерных информационно-измерительных систем путем разработки математических моделей, алгоритмов работы и конструкций угловых сенсоров.

Задачи исследований.

Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи:

- разработать математические модели многоэлементных многослойных резонансных оптических структур в широком угловом диапазоне;

- разработать алгоритмы работы и конструкции интеллектуальных угловых сенсоров информационно-измерительных систем;

- разработать алгоритмы обработки измерительной информации в интеллектуальных сенсорах;

- провести анализ источников погрешностей в когерентных оптических информационно-измерительных системах на основе многослойных резонансных оптических структур (МРОС).

Автор защищает:

1. Математические модели физических процессов в угловых сенсорах на основе многослойных резонансных угловых структур, обеспечивающие повышение точности расчета характеристик угловых сенсоров.

2. Структура и алгоритмы работы угломерных информационно-измерительных систем, обеспечивающие расширение углового диапазона и повышение точности измерительных систем.

3. Алгоритмы обработки информации в многоканальных интеллектуальных угловых сенсорах, позволяющие выделить информацию об угле падения излучения при использовании многорезонансных угловых преобразователей.

4. Результаты моделирования характеристик угломерных информационно-измерительных систем на основе многослойных резонансных угловых структур, позволяющие оценить погрешность измерений и сформулировать требования к параметрам угловых преобразователей.

Методы исследования.

В работе использовались методы интегрального и дифференциального исчисления, метод одностороннего и двустороннего преобразования Лапласа, численные методы, методы физической оптики.

Научная новизна: состоит в разработке прикладных алгоритмов проектирования оптических угловых измерителей, включающих в себя:

- Математические модели прохождения когерентных оптических пучков в широком угловом диапазоне через угломерные преобразователи на основе многослойных резонансных структур, отличающиеся малой погрешностью расчета.

- Математические модели учета влияния искажений входного пучка и погрешностей изготовления измерительного преобразователя на угловые характеристики оптического пропускания, обеспечивающие снижение погрешности измерений.

- Алгоритмы работы многоканальных интеллектуальных сенсоров информационно-измерительных систем на основе многослойных резонансных оптических структур, позволяющие расширить диапазон угловых измерений.

- Алгоритмы вычисления угла падения входного пучка на многоканальный сенсор по набору значений оптического пропускания каналов, обеспечивающие выделение измерительной информации при неоднозначности угловых характеристик.

Результаты компьютерного моделирования информационно-измерительных систем с интеллектуальным угловым сенсором.

Практическая ценность работы: заключается в следующим:

- Предложены принцип действия и алгоритмы работы многоканальных угловых измерителей на основе МРОС, позволившие расширить диапазон угловых измерений.

- Разработаны алгоритмы обработки информации в многоканальных измерительных преобразователях, обеспечившие выделение измерительной информации при неоднозначности угловых характеристик каналов.

- Разработаны конкретные рекомендации по выбору параметров функциональных элементов и проектированию угломерных информационно-измерительных систем на основе МРОС.

- Разработана компьютерная модель информационно-измерительной системы с многоканальным интеллектуальным сенсором на основе МРОС.

Публикация и апробация работы:

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Международных, Всероссийских и региональных научно-технических конференциях: Всероссийской конференции «Проблемы наземной радиолокации (г. Тула, 2002, 2004, 2005 гг.); Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» (г. Москва, 2005 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов» (г. Пенза, 2005 г.),; VII международной конференции «Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации» (г. Курск, 2005 г.); электронной конференции Российской Академии естествознания (2005 г.)

Основное содержание работы отражено в 19 публикации, включающих 10 статей, 9 тезисов докладов на международных и российских НТК.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, четыре глав и заключения, изложенных на 162 страницах основного текста и содержащих, 84 формул, 76 рисунок, 5 таблицы, списка литературы из 73 наименований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ

В диссертации решена научно-техническая задача разработки математических моделей, алгоритмов работы и конструкций угломерных устройств когерентных оптических информационно-измерительных систем, позволяющих расширить диапазон измерений и повысить точность их работы а, следовательно, качественные показатели технологических процессов и изделий.

Полученные в работе результаты позволяют расширить области практического применения радиооптических информационно-измерительных систем за счет повышения их качественных параметров.

Основные научные и практические результаты работы, большинство которых получено и использовано впервые при создании высокоточных радиооптических измерительных устройств, состоят в следующем:

1. На основе исследования процессов в резонансных многослойных оптических структурах разработаны:

- комбинированная математическая модель, описывающая характеристики МРОС во всем диапазоне углов падения входного излучения и позволяющая учесть все основные факторы (размеры и амплитудно-фазовое распределение входного пучка, двумерность пучка и угол падения в ортогональной плоскости, изменение размера пучка и угла падения при преломлении пучка в призме, температура), влияющие на угловую зависимость оптического пропускания МРОС;

- алгоритм расширения диапазона измерений радиооптических угловых сенсоров, основанный на использовании многоканальных параллельных многорезонансных МРОС с различными параметрами;

- алгоритмы определения угла падения оптического излучения по набору значений оптического пропускания каналов на основе решения системы трансцендентных неоднозначных уравнений.

Главным достоинством разработанных математических моделей и алгоритмов являются высокая точность математического описания реальных МРОС во всем диапазоне входных углов падения излучения.

2. На базе разработанных алгоритмов и моделей впервые достигнуты результаты:

- установлено влияние внешних факторов на угловую характеристику оптического пропускания МРОС во всем диапазоне входных углов: изменение температуры МРОС; искажения амплитудного распределения входного пучка; фазовые искажения входного пучка; установлено, что оптимальным амплитудным распределением по критерию минимума погрешности измерений при изменениях амплитудного распределения является гауссово распределение;

- разработана универсальная компьютерная модель измерительной системы с интеллектуальным сенсором на многоканальной МРОС;

- оценено влияние неточностей юстировки МРОС на угловую характеристику оптического пропускания и погрешность измерительной системы; установлены технологические допуски на параметры резонансного слоя.

На основе разработанной универсальной компьютерной модели проведено исследование характеристик измерительной системы с интеллектуальным сенсором на многоканальной МРОС, позволившее оценить характеристики измерительной системы и сформулировать требования к параметрам входящих в нее устройств.

3. Предложен ряд принципиально новых радиооптических устройств измерительных систем, что позволило расширить области их применения и повысить точность измерений:

- широкодиапазонный интеллектуальный угловой сенсор на параллельных многорезонансных МРОС;

- угловые измерительные преобразователи с многослойными пленочными структурами.

4. Разработаны конкретные рекомендации по проектированию угломерных систем на основе многоканальных интеллектуальных сенсоров, включающие рекомендации по выбору количества каналов, степени различия их параметров, характеристикам входного оптического пучка и алгоритмам обработки измерительной информации.

5. Проведена оценка параметров угломерных систем на основе многоканальных интеллектуальных сенсоров, показавшая их существенные преимущества по сравнению с амплитудным и пеленгационным методами измерений на основе МРОС.

Теоретические результаты диссертационной работы прошли экспериментальную проверку и получили практическое применение при разработке и испытаниях измерительных систем для ряда организаций.

1. Новосёлов О.Н., Фомин А.Ф. Основы теории и расчёта информационно-измерительных систем. М.: Машиностроение, 1991.- 336 с.

2. Высокоточные угловые измерения / Д.А. Аникст, К.М. Константинович, И.В. Меськин и др./ Под ред. Ю.Г. Якушенкова. М.: Машиностроение, 1987. -480 с.

3. Лазерные измерительные системы / Под ред. Д.П. Лукьянова. М.: Радио и связь, 1981,-456 с.

4. Кривенков В.В. Автоматический контроль и поверка преобразователей угловых и линейных величин. М.: Машиностроение, 1986.- 247 с.

5. Волоконнно-оптические датчики / Под ред. Т. Окоси: пер с япон. Л.: Энергоатомиздат, 1990.- 256 с.

6. Застрогин Ю.Ф. Прецизионные измерения параметров движения с использованием лазера. М.: Машиностроение, 1986.- 272 с.

7. Застрогин Ю.Ф., Застрогин О.Ф., Кулебякин А.Е. Лазерные приборы вибрационного контроля и точного позиционирования. М.: Машиностроение, 1995,- 320 с.

8. Капичин И.И. Оптико-электронные измерительные системы. Киев: Техника, 1986,- 144 с.

9. Лазерная локация / И.Н. Матвеев, В.В. Протопопов, И.Н. Троицкий, Н.Д. Устинов. М.: Машиностроение, 1984,- 272 с.

10. Макарецкий Е.А., Овчинников А.В. Оптоэлектронный датчик давления. Патент РФ №231762 от 03.01.2002 г.

11. Е.А. Макарецкий, А.В. Овчинников, Е.И. Минаков. Оптоэлектронный дистанционный измеритель давления /Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА. -№3, 2005. С. 68-73.

12. Методы аналитического синтеза информационно-измерительных и информационно-управляющих устройств и систем с двухсторонней памятью:

13. Монография / С.А. Васин, Ю.А. Покровский, Е.А. Макарецкий Тула, Тул-ГУ, 1999. -310 с.

14. Леонов В.В. Анализ методов измерений отклонений от прямолинейности и плоскостности поверхностей. М.: Изд-во стандартов, 1982.-164 с.

15. Яковлев П.П., Мешков Б.Б. Проектирование интерференционных покрытий. М.: Машиностроение, 1987.- 192 с.

16. Фурман Ш.А. Тонкослойные оптические покрытия (конструирование и изготовление). М.: Машиностроение, 1977. - 264 с.

17. Введение в интегральную оптику / Под ред. М. Барноски. М.: Мир, 1977.-368 с.

18. Хансперджер Р. Интегральная оптика: Теория и технология. / Пер. с англ. М.: Мир, 1985,- 384 с.

19. Свечников Г.С. Интегральная оптика. Киев: Наук, думка, 1988. -104 с.

20. Интегральная оптика. Физические основы, приложения. Новосибирск: Наука, 1986,- 128 с.

21. Бреховских JI.M. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973.- 360 с.

22. Иогансен JI.B. Теория резонансных электромагнитных систем с ПВО. I.// Журнал технической физики, т. 32, вып. 5, 1962, С. 406-418.

23. Иогансен J1.B. Теория резонансных электромагнитных систем с полным внутренним отражением. II.// Журнал технической физики, т. 33, вып. 11, 1963, С. 1323-1335.

24. Иогансен ЛВ. Теория резонансных электромагнитных систем с полным внутренним отражением. III.// Журнал технической физики, т. 36, вып. 11, 1966, С. 1157-1171.

25. Иогансен Л.В. Теория резонансных электромагнитных систем с полным внутренним отражением. IV.// Журнал технической физики, т. 38, вып. 5, 1968, С. 388-401.

26. Соколовский И.И., Покровский Ю.А. Прикладная радиооптика. Теория и методы резонансной угловой фильтрации. Киев: Наук, думка, 1986.- 220 с.

27. Покровский Ю.А., Макарецкий Е.А. Расчет, конструирование и технология производства элементов интегральной оптики: Учеб.пособие Тула: ТулПИ,1980,- 73 с.

28. Покровский Ю.А., Макарецкий Е.А. К вопросу синтеза некоторых квазиоптических и интегрально-оптических устройств. // Радиоаппаратостроение и микроэлектроника. Тула. ТулПИ, 1973, -С. 65-77.

29. Покровский Ю.А., Макарецкий Е.А., Селькин В.В. Методы и устройства управления когерентным оптическим излучением. // Методы и устройства управления оптическим излучением: -Тула. ТулПИ, 1973, № 8,- С. 42-48.

30. Покровский Ю.А. Угловая фильтрационная теория резонансных слоистых электромагнитных систем // Радиофизика и квантовая электроника,- Тула, ТулПИ, 1971,-С. 3-27.

31. Покровский Ю.А. Основы радиооптической теории резонансных и направляющих квазиоптических устройств.// Изв. вузов. Радиоэлектроника, 1983, 8,- С. 42-48.

32. Покровский Ю.А., Соколов В.П. Синтез открытых резонаторов с равно-амплитудным распределением основной моды. // Элементная база устройств и систем когерентной оптики,- Тула: ТулПИ, 1981.- С. 52-58.

33. Покровский Ю.А. Синтез цифровых обнаружителей временных и пространственных сигналов на основе разложения Карунена-Лоэва методами теории резонансной угловой фильтрации. // Алгоритмы и структуры систем обработки информации.-Тула, ТулПИ, 1992,-С. 137-141.

34. Бернинг П.Х. Теория и методы расчета оптических свойств тонких пленок // Физика тонких пленок / Пер. с англ. под. ред. М.И. Елинсона и В.Б. Сандомирского . М.: Мир, 1967. - т. 1, -С. 91 -151.

35. Гребенщиков И.В., Власов А.Г., Непорент М.П. Просветление оптики. -М.: Гостехиздат, 1946.- 152 с.

36. Папулис А. Теория систем и преобразований в оптике. /Пер. с англ. под ред. В.И. Алексеева. М: Мир, 1971.- 496 с.

37. Литвиненко О.Н. Основы радиооптики. Киев: Техника, 1974,- 208 с.

38. Овчинников А.В. Радиооптические устройства информационно-измерительных систем на основе структур с резонансной угловой фильтрацией. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Тульский государственный университет. Тула 2002.

39. Василенко Г.И. Голографическое опознавание образов.- М.: Сов. радио, 1977.- 328 с.

40. Тренхлер X. Р., Коноун О. Современное состояние сенсорной техники // Датчики и системы. 2001. №11.

41. Макарецкий Е.А., Паринский А.Я. и др. Экспериментальное исследование волноводно-резонансной оптической системы. // Радиофизика и квантовая электроника. Тула, ТулПИ, 1971. С. 62-68.

42. Макарецкий Е.А., Покровский Ю.А. Учет влияния поперечной ограниченности пучка на эффективность резонансного возбудителя плоских световодов. / ТулПИ. Тула, 1979. 8 с. - Деп. в ВИНИТИ 22.06.79, № 39Д/1-48.48. http://www.optotl.ru/MatRus.htm

43. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. Практическое руководство. Пер. с англ. М.: Мир, 1982 г. - 238 е., ил.

44. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Система автоматизированного проектирования устройств интегральной оптики // Известия Тульского государственного университета. Серия «Радиотехника и радиооптика». Том IV, выпуск 1. Тула 2002 г., С. 97-102.

45. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Автоматизация проектирования пассивных устройств интегральной оптики. Проблемы наземной радиолокации. Труды всероссийской научной технической конференции. Тула, ТулГУ 27-29 сентября 2002 г.

46. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг, Шалатов Д.С.: Исследование многоэлементных многослойных оптических структур с угловой избирательностью. Проблемы наземной радиолокации. Труды II научно-технической Интернет конференции. Тула, ТулГУ 24-25 мая 2004 г.

47. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Моделирование интеллектуального оптического углового преобразователя // Известия Тульского государственного университета. Серия «Радиотехника и радиооптика». Том VII. Издательство ТулГУ, Тула 2005 г., С. 62-67.

48. Нгуен Ван Тхыонг, Шалатов Д.С. Математические модели многоэлементных многослойных оптических структур с угловой избирательностью. XXXI Гагаринские чтения международная молодежная научная конференция. Москва, МАТИ 6-8 апреля 2005 г.

49. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Интеллектуальные радиооптические угловые измерительные преобразователя. Проблемы наземной радиолокации. Труды III научно-технической Интернет конференции. Тула, ТулГУ 25-26 сентября 2005 г.

50. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Моделирование интеллектуального оптического углового преобразователя. Труды III научно-технической Интернет конференции. Тула, ТулГУ 25-26 сентября 2005 г.

51. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Моделирование интеллектуальных радиооптических угловых измерительных преобразователей с помощью программы MATLAB 7.01. Заочная электронная конференция. Российская Академия естествознания, декабрь, 2005 г.

52. Макарецкий Е.А., Нгуен Ван Тхыонг. Моделирование интеллектуальных радиооптических угловых измерительных преобразователей с помощью программы MATLAB 7.01 // Российская Академия естествознания. Журнал «Фундаментальные исследования» №2, 2006 г. С. 41-43.

53. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения/ Пер. с англ., т. 1.- М.: Мир, 1984.

54. Гельфанд Н.М., Милитеева Г.В., Селькин В.В. Зависимость эффективности резонансных возбудителей плоских световодов от формы и амплитудного распределения оптического пучка// Радиофизика и квантовая электроника. Тула, ТулПИ, 1971. с. 69 - 75.

55. Макарецкий Е.А., Овчинников А.В., Минаков Е.И. Оптоэлектронный дистанционный измеритель давления// Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА. -№3,2005.-С. 68-73.