Современные информационные технологии в плазменно-физических исследованиях. !!!Черновик 23.11. Современные информационные технологии в плазменнофизических исследованиях
 Скачать 4.6 Mb.
|
|
Рисунок 3.1. Вид приложения при запуске. В поле автоматической регистрации, в форму 1000Base-T раздела Auto detection был введен IP адрес подключенной к персональному компьютеру скоростной камеры, после чего ввод IP адреса был подтвержден нажатием кнопки “Да”.
Рисунок 3.2. Поле запроса IP адреса и сообщения его подтверждения. После подтверждения IP адреса автоматически была запущена загрузка необходимых для работы данных и проверка работоспособности камеры.  Рисунок 3.3. Экран загрузки приложения Photron FASTCAM Viewer. Пояснения совершаемых автоматических операций приводятся в правом нижнем углу, по мере возрастания готовности к работе, обозначенного группами рисок, слева направо: первая группа – регистрация IP, вторая группа – загрузка данных программы, третья группа – проверка качества соединения для исклчения потери информации. После завершения загрузки приложения была открыта рабочая область.  Рисунок 3.4. Рабочая область программы. Была проведена предварительная настройка режима съемки. На панели свойств справа, в категории LIVE, в форме Setup был выбран пункт Frame Rate. Из предложенных вариантов была выбрана требуемая частота съемки: 105 кадров в секунду. Иллюстрация процесса выбора частоты кадров приведена ниже, на рисунке 3.4.  Рисунок 3.4. Процесс выбора частоты кадров. Далее была проведена предварительная настройка режима съемки. На панели свойств справа, в категории LIVE, в форме Setup, была нажата кнопка Frame Rate. Из предложенных частот съемки была выбрана требуемая: 105 кадров в секунду. Была нажата кнопка Shutter. Из присутствующих значений была выбрана величина экспозиции съемки: 3.5 микросекунды. Была нажата кнопка Trigger Mod. В предложенных вариантах был выбран ручной режим запуска съемки. В завершение настройки была нажата кнопка Resolution. Из возможных для данной скорости съемки разрешений было выбрано требуемое разрешение: 256x152 пикселей. Иллюстрация перечисленных действий приведены ниже, на рисунках 3.5 (а, б, в, г).
Рисунок 3.5. Процесс настройки режима съемки в форме Setup (а,б,в) и отображения их результатов в правом верхнем углу рабочей области (г). При выборе пункта Save Setup было произведено сохранение измененных настроек в отдельный файл-профиль.  Рисунок 3.6. Форма сохранения и загрузки файлов с информацией о настройках режима съемки. После проведения автоматической настройки камеры была проведена регулировка фокусного расстояния, а также положения для захвата в кадр передней части торцевого эрозионного устройства и места появления плазменного потока. Для возможности слежки за выполнением данных действий был включен режим работы при малой освещенности: была нажата кнопки Low Light On на панели Setup. Расположение кнопки и результат включения режима работы при малой освещенности приведены ниже, на рисунке 3.7.
Рисунок 3.7. Включение режима работы при малой освещенности (а) и соответствующей ему картины съемки в рабочей области с установленным правильным фокусом и ракурсом (б). Для начала процесса скоростной съемки формирования плазменного потока была нажата кнопка Record. Камера была переведена в состояние ожидания, о чем свидетельствовало изменение названия кнопки на Trigger In, ее цвета – с серого на желтый, и ее моргание оранжевым цветом.  Рисунок 3.8. Отображение готовности скоростной камеры к началу проведения скоростной съемки.  Рисунок 3.9. Режим ожидания программы по завершении съемки кадровой последовательности. По готовности были произведен выстрел из торцевого эрозионного разрядного устройства и моментальное повторное нажатие на кнопку Trigger In. Программа перешла в состояние ожидания, иллюстрация которого приведена выше, на рисунке 3.9. На панели инструментов справа, в категории SAVE, под кнопками Save и Analysis, из снятой кадровой последовательности был выделен фрагмент, содержащий информацию о формировании плазменного потока. В поле Speed была выбрана требуемая скорость просмотра: 500 кадров в секунду. Нажатиями на кнопки управления встроенного проигрывателя была просмотрена отснятая последовательность кадров и отмечен требуемый отрезок: в крайних полях над отображением отснятой кадровой последовательности были заданы начальный и конечный номер кадров, ограничивающих требуемый отрезок кадров. В среднем поле был отображен номер текущего кадра.
Рисунок 3.10. Встроенный проигрыватель (а) и поля выделения требуемого промежутка кадров (б). Была обнаружена значительная пересветка. Была проведена корректировка экспозиции съемки: выбрана величина 1 микросекунда.  Рисунок 3.11. Процесс выбора величины экспозиции съемки. Была проведена повторная регистрация кадровой последовательности с корректированной величиной экспозиции. Были получены результаты с удовлетворительной засветкой.
Рисунок 3.12. Сравнение результатов измерений с большой (а) и малой (б) экспозицией. Была проведена повторная регистрация кадровой последовательности с корректированной величиной экспозиции. Были получены результаты с удовлетворительной засветкой, приведенные выше, на рисунке 3.12. Был начат процесс сохранения промежутка кадровой последовательности.  Рисунок 3.13. Начало процесса сохранения зарегистрированных данных. Была нажата кнопка Save и выбрана требуемая опция. Была автоматически открыта формы сохранения кадровой последовательности. В форме Format был выбран формат сохранения AVI для получения видеофайла и PNG для получения кадровой последовательности.  Рисунок 3.14. Форма выбора формата сохраняемых данных. В форме Save Path был выбран путь сохранения информации в выбранных форматах.  Рисунок 3.15. Форма сохранения кадровой последовательности. Вывод: В ходе выполнения практической части выпускной работы было спроектировано и разработано торцевое эрозионное разрядное устройство, для материалов электродов: медь, вольфрам, цинк, графит. С удовлетворительной точностью были произведены расчеты основных физических параметров эрозионных устройств, в зависимости от материала электродов. Была проведена скоростная съемка эволюции плазменного потока. Совмещение множества функциональных модулей в едином программном комплексе SOLIDWORKS обеспечило возможность быстрой и непрерывной работы сразу над несколькими этапами научного задания: проектировки, разработки, расчета физических параметров, а также возможность автоматического исправления ошибок при их нахождении в одном из перечисленных этапов работы. Вдобавок были полностью исключены возможности ошибок совместимости, которые могли появиться при использовании двух отдельных программ для моделирования конструкции и проведения расчетов физических параметров. Работа со сверхскоростной камерой Photron FASTCAM SA-X2 и прилагаемым приложением Photron FASTCAM Viewer обеспечила точную съемку требуемого процесса, быстрое получение кадровой последовательности в удобных форматах и ее первичную обработку. Удовлетворительная скорость съемки позволила получить достаточно наглядное представление о поведении плазменного потока в процессе его образования и угасания, на основании чего - судить о правильности разработанной и спроектированной конструкции. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Современные плазменно-физические исследования в значительной степени опираются на большое количество информационных технологий. Значительная автоматизация измерительных приборов, экспериментальных устройств и установок, обеспечивает ощутимую оптимизацию экспериментальных работ. Совершенствование программных пакетов и мощности вычислительных машин позволяет проводить совершенно новые типы исследований, такие как моделирование более сложных статистических процессов или приблизительного поведения микроскопических систем. Также становится возможным уточнение уже задокументированных результатов, которые хранятся в специально разработанных базах данных, для возможности предоставления ссылок и дальнейшей обработки. В настоящее время информационные технологии в различных проявлениях являются одним из важнейших инструментов на всех этапах научно-исследовательской работы. Умение пользоваться предоставленными информационными технологиями по назначению позволяет рационально использовать ресурсы в научно-исследовательской деятельности и может гарантировать своевременное достижение поставленных задач. Постоянное развитие информационных технологий обеспечивает как возможность реализации более совершенных научно-исследовательских подходов, так и возможность содержать в требуемом порядке постоянно возрастающее количество получаемых данных. Совершенствование информационных технологий открывает новые способы получения, анализа и хранения данных. Следствием этого является большее количество успешно проведенных научно-исследовательских работ, а также постоянное увеличение количества и качества информации об окружающем мире во всех его проявлениях. ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение А.  Рисунок 1. Трехмерная модель торцевого эрозионного разрядного устройства. Вид сзади. Материал электродов – медь. Приложение Б.  Рисунок 1. Результаты расчетов основных физических параметров торцевого эрозионного разрядного устройства. Материал электродов – медь.  Рисунок 2. Результаты расчетов основных физических параметров торцевого эрозионного разрядного устройства. Материал электродов – вольфрам.  Рисунок 3. Результаты расчетов основных физических параметров торцевого эрозионного разрядного устройства. Материал электродов – цинк.  Рисунок 4. Результаты расчетов основных физических параметров торцевого эрозионного разрядного устройства. Материал электродов – графит. Приложение В.  Рисунок 1. Иллюстрация чертежных видов элементов торцевого эрозионного разрядного устройства. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ Desy [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.desy.de. – Дата доступа: 18.10.2018. Lawrence Livermore National Laboratory [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://wci.llnl.gov/codes/basis/. – Дата доступа: 18.10.2018. University of Strathclyde Glasgow [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.strath.ac.uk/science/physics/. – Дата доступа: 18.10.2018. BOLSIG+ Electron Boltzmann equation solver [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.bolsig.laplace.univ-tlse.fr. – Дата доступа: 18.10.2018. Altami Software [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://altamisoft.ru. – Дата доступа: 18.10.2018. МКОИ Международный клуб оптических инноваций [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mkoi.org. – Дата доступа: 18.10.2018. MEC Motion Engineering [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.highspeedimaging.com. – Дата доступа: 18.10.2018. Solar Laser Systems [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://solarlaser.com. – Дата доступа: 18.10.2018. DASSAULT SUSTEMS SOLIDWORKS [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.solidworks.com. – Дата доступа: 23.11.2018. JP-Vinerals Mineralogy and Crystallography [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://jp-minerals.org. – Дата доступа: 23.11.2018. П/Р Принцип [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://printsip.ru. – Дата доступа: 23.11.2018. GWM Associates [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gmw.com. – Дата доступа: 23.11.2018. APPA Technology Corporation [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.appa.com.ua. – Дата доступа: 23.11.2018. |
