Работа выполнена с использованим авторского метода цифрового анализа формы информации.
Актуальность
Актуальность работы в том, что для предотвращения катастроф и прогнозирования катастрофических явлений создана физико-математическая теория и прибор, позволяющие определять компонетну информации, относящуюся к будущим событиям.
В связи в тем, что многие катастрофические явления природного и техногенного характера происходят без статистической и детерминированной основы, особая актуальность работы в открытиях, направленных на получение точной информации о будущем времени, включающей способы предотвращения катастроф.
В работе реализованы принципы теоретических и приборных технологий, построенные на постулате общих взаимосвязей всех элеентов реальности (1).
Определен структурно-аналитический подход построения управляющих систем, в которых каждый элемент выполняет задачу гармонического развития всех элементов реальности.
Показан способ получения вещества, построенный на выделении материи применением маханизма управления областью будущих событий.
Единичные управляющие импульсы текущего времени по данной технологии можно расположить в кристаллах таким образом, чтобы в определенной точке будущего пространства и времени получить необходимое вещество.
Объект исследования:
Землетрясения, производственные объекты, любая реальность с известными или неизвестными параметрами.
Научная новизна исследования состоит в том, что:
Теоретическая значимость работы состоит:
Практическая значимость исследования заключается:
Апробация и внедрение результатов
Апробация и внедрение результатов произведены с использованием авторской технологии цифрового анализа формы информации, выделяемой для любого объекта на принципе взаимосвязей всех элементов информации (2)
На основе личного опыта точного управления иррациональными способами и принципов перевода результатов такого управления на материальные структуры, описанные в докторской диссертации «Прикладные структуры создающей области информации» получены численные данные, определяющие правильность структурно-аналитического механизма работы, включающие теоретические и практические результаты.
В качестве исходного материала для цифрового анализа работы прибора с точки зрения соответствия реальным процессам использованы данные мониторинга поверхности Земли системами контроля со спутников планеты, предоставленные Агенством по мониторингу и прогнозированию ЧС (ВНИИ ГОЧС) Министерства по чрезвычайным ситуациям России.
1. ВВЕДЕНИЕ
Исследование процессов реальности с учетом того, что будущие события распознаваемы в текущих, позволяет предотвращать катастрофы и управлять будущими событиями.
Сущность данного подхода в том, что события будущего рассматриваются из настоящего в виде управляемых структур (3).
Информация будущих событий выявляется через области перехода из будущего в настоящее.
Области перехода строятся на семи координатах:
три координаты пространства текущего времени,
координата времени,
две координаты временных интервалов для прошлого и будущего, координата реакции объекта.
Координата реакции объекта в общем случае обозначает область взаимодействия всех объектов информации, а в частном может обозначать восприятие человека.
Для спасения объекта информации от разрушения можно воспользоваться трансформацией интервала будущего времени через прошлое время с проекцией данных в трехмерное пространство текущего времени.
Условиям регистрации сигналов удовлетворяют оптические системы.
Элемент света при движении через оптическую среду кристаллов разделяется на компоненты, соответствующие всем областям информации.
Компонента света, организованная в виде отражения будущих событий через интервал прошлого, представляет собой точку, по свойствам бесконечно удаленную от кристалла, но физически находящуюся в нем, что позволяет описать свойства оптической системы по регистрации и расшифровке событий будущего.
Имея, таким образом, фрагмент будущих процессов в текущем времени, можно строить материю будущего в соответствии с гармоничной фазой развития и с необходимой точностью.
Зная распределение сигналов из будущего в области управления реальностью, можно предотвращать катастрофы путем создания оптической системы, гармонизирующей все области информации.
Обрабатываются именно световые сигналы, потому что свет обладает свойством расщепления в кристаллах на компоненты текущего и будущего времени.
Физический смысл этого явления в модельном виде виден, если рассмотреть свойства света в промежутке времени
">
Тогда сегмент информации, соответствующий будущему времени, для интервала времени
">
можно рассматривать как элемент, соприкасающийся с сегментом информации, соответствующим текущему времени.
Границу соприкосновения сегментов будущего и текущего времени физически можно выразить кристаллической системой.
Поэтому свет разделяется кристаллической системой на элементы текущего и будущего времени.
Это означает, что задавая параметры оптической системы, построенной на законах кристаллической структуры, можно управлять материей и создавать элементы событий необходимым образом.
2. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Фундаментальные определения оптических систем определены по трем областям
2.1. Первой областью является определение
информационного взаимодействия объектов в будущем времени для исходного пространства и восприятия текущего времени
2.1.1. Формулировка и данные открытия энергии будущего
Определена энергия будущего, состоящая из энергии прошлого, умноженной на пространство распределения энергии текущего времени и деленной на пространство распределения энергии прошлого
">
где
- энергия будущего,
Е - енергия прошлого
W - пространство распределения энергии текущего времени,
U - пространство распределения энергии прошлого
Новизна определения энергии будущего состоит в том, что впервые выделен сегмент энергии будущих объектов информации, позволяющий определять будущее из устанавливаемых величин.
Область применения определения реализуема во всех управляющих системах и системах оптического преобразования информации.
В оптических системах, построенных на кристаллах, регистрируется разделение света в сответствии с открытием энергии будущего.
Определяя в W пространство кристаллов,
в U пространство области замера,
и E как энергию истекшего светового импульса,
выводится
">
На основе классификации
в зависимости от нормы событий устанавливается управляющий прогноз.
2.2. Второй областью является определение энергии прошлого.
2.2.1. Формулировка и данные определения энергии прошлого.
Определена энергия прошлого в виде произведения энергии текущего времени (энергии настоящего)
и функций пересечения энергий будущего и прошлого
где
Ен - энергия настоящего,
F - функция пересечения энергий будущего и прошлого
Новизна определения энергии прошого состоит в том, что открыты неизвестные ранее явления реальности, позволяющие определять в одной области энергии всех времен
Область применения определения энергии прошлого реализуется в системах распознавания сигналов от объектов, находящихся в любой реальности.
В том числе в реальности с неизвестной структурой.
В концептуальном направлении для бесконечных величин F идентифицируется с
Распознавание сигнала в структуре кристаллических оптических систем реализуется фиксацией F в областях взаимодействия сигнала между кристаллами.
2.3. Третьей областью является определение общей реальности.
2.3.1. Формулировка и данные определения общей реальности:
Определена общая для всех процессов реальность, заключающаяся в том, что импульс любого события преобразуется в текущее время (в события настоящего) из области пересечения будущего с прошлым.
В связи с этим реальность любого процесса преобразуется в области удаленного и единичного содержания в воспроизводимую среду,
т.е. любой процесс настолько же единичен, насколько часто он повторяется в области преобразования энергий в настоящее
(в события текущего времени).
Следовательно, любой элемент реальности в фазе преобразования неразрушим и повторяем при любых условиях внутренней и внешней среды.
Значит любой элемент реальности можно восстановить.
Поэтому импульс события будущего содержит решение по способу предотвращения катастроф.
В формализованном виде формулы открытия представляются в следующем виде:
">
где
W - общая реальность,
W1 - функция общей реальности для фиксируемых явлений динамики любой среды.
Новизна определения общей реальности состоит в том, что впервые определена функциональная среда, позволяющая преобразоывать и описывать любые процессы реальности из одной точки.
Область применения определения общей реальности в оптико-проводниковых системах позволяет выделять преобразующий импульс любой среды и управлять реальностью.
В общем случае открытие определяет все явления реальности.
3. СЛЕДСТВИЯ И ОБОБЩЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЙ
Следствиями фундаментальных определений оптических систем является то, что реализуются на практике законы управляющего оптического импульса.
Первый закон состоит в том, что оптические системы на кристаллической основе воспроизводимы как отражение будущих событий через пикосекундный интервал прошлого.
Второй закон состоит в движении оптического сигнала как по направлению фиксирующих систем, так и в среду неопределяемых свойств.
В связи с этим можно выделить информационную константу, определяющую управление неизвестными по структуре средами.
Третий закон состоит в том, что принятие области проекции будущего на настоящее за основу разности импульса для разных сред определяет структуру прибора, гармонизирующего все системы.
Четвертый закон состоит в том, что система, определяемая оптическим сигналом, всегда определяема для процессов бесконечного ряда.
Выводом четвертого закона является то, что все процессы реальности описываются в каждой ее области.
Поэтому мир реагирует на изменения, когда изменений в мире уже нет.
Есть только вечность, содержащая самою себя.
Дальнейший вывод таков, что вечность кристалла – это отражение происходящей реальности.
Обобщением фундаментальных определений оптических систем определяется механизм связи формального аппарата открытий с воспроизводимыми явлениями внешней и внутренней среды.
Обобщение открытия энергии будущего позволяет определять будущее в отражении сегмента будущих событий на среде, имеющей значительные перепады температур или вид кристаллической системы.
Детализация явлений реальности с одновременным обобществлением управляющей среды приводит к системам волновго синтеза.
Сущность системы волнового синтеза в описании процессов реальности состоит в том, что реальность рассматривается как периодическое пересечение стационарных областей с динамическими.
В области пересечений возникает синтез динамической волны реальности со стационарной.
Выявлением динамической фазы в стационарной области достигается бесконечное функционирование стационарной области.
В кристаллах аналогичный процесс позволяет путем решения обратной задачи получить из стационарной среды (из кристалла) динамическую компоненту волнового синтеза, т.е. фазу времени.
Теория волнового синтеза в описании реальности формально выражается следующим образом:
где
T - время,
Y - волна динамичной фазы реальности,
S - стационарная фаза реальности
В определенном случае волновой синтез реальности можно представить как бесконечную волну, периодически проходящую стационарные области и создающую новые фазы реальности из процессов пересечения.
Закрепление компоненты данамической фазы в стационарной позволяет сделать стационарную фазу независящей от времени, фактически вечной.
Следовательно, для такой области созданный объект вечен, а значит всегда восстановим (4).
Рассматривая землетрясения с указанной позиции, можно через отражения на гранях кристаллов найти критерий восстанавливаемости среды замера по времени.
Этот критерий позволяет точно определить время возникновения замлетрясения.
Для человека теория волнового синтеза доказывает бессмертие.
Для осуществления бессмертия необходимо в соответствии с теорией волнового синтеза перевести область воспроизводства стационарной фазы реальности S в волну динамичной фазы реальности Y.
Одним из показателей такго перевода является воспроизводство генов от мыслеформ человека.
Поэтому в системах оптического распознавания и управления землетрясением потенциально вечная система «человек» взаимодействует с системой кристаллов в области воспроизводства стационарной фазы.
Такое взаимодействие не только прогнозирует землетрясение, но также и гармонично уменьшает его силу.
Регистрируется уже уменьшенное по силе землетрясение.
Значит прибор по прогнозу землетрясения, построенный на оптической среде, обладает функцией гармонического уменьшения или полного предотвращения землетрясения.
При этом информация о несостоявшемся землетрясении больше нигде не воспроизводится и даже увеличивает ресурс прибора.
Потенциальная вечность человека в данном случае реально воспроизводит ресурс прибора.
Вечное рождает вечное.
В обобщенном смысле все воспроизводимые человеком приборы и механизмы должны удовлетворять описанным условиям.
Тогда по принципу обратной связи эти приборы и механизмы будут всегда созидательны для человека и ни при каких условиях не разрушат не только человека, но и окружающую среду.
Для построения такой техники необходимо законы распространения оптических сигналов перевести в конструкцию и принципы функционирования технических систем.
4. ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ОПТИЧЕСКИХ СРЕД В РЕАЛИЗАЦИИ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ И КАТАСТРОФ
Исследования оптических сред в направлении раздела фаз оптического импульса производятся по принципу минимизации сопротивления среды по траектории импульса.
В частном случае это обозначает выделение вектора движения, по которому коэффициент поглощения минимален.
В системе общих связей, по которой каждый объект взаимодействует со всеми другими, включая объекты будущего и прошлого, оптический элемент текущего времени разделяет световой импульс на три фазы времени.
В соответствии с теорией волновго синтеза текущее время можно рассмотреть как динамичную волну.
Время прошлого как статичную область,
время будущего как синтезированную фазу реальности, построенную закреплением статичной области в динамичной волне.
Создание известного вещества происходит через статичную область, а неизвестного в начальный период синтеза будущей реальности.
Для оптических систем событийная часть, соответствующая времени для прошлого, определена как оптическая среда фиксированных характеристик (например, кристалл) для текущего времени световым импульсом, для будущего синтезированной областью, возникающей от взаимодействия светового импульса и кристалла.
В соответствии с указанным распределением формула энергии будущего
обозначает, что события будущего, основанные на энергии будущего
определяется фиксированным значением
истекшего светового импульса E
при условиях, когда U обозначает пространство оптической системы
а W-пространство оптической системы и областей замера.
Учитывая что по формуле
Энергия настоящего Eн
определяется текущим (изменяемым) значением светового импульса,
можно найти функцию F в виде проекции областей замера
на аналитическую систему оптических сред.
Аналитическая система оптических сред находится в пространстве P, содержащем оптическую среду, содержащую изменяющиеся области пересечения и отражения световых импульсов.
Используя то, что по формуле общей реальности
можно определять характеристики явлений из одной точки,
находится
W1 (W) для пространства P в виде проекции областей замера на P.
С учетом W в способе замера оптическая среда сначала созидательно и гармонично переопределяет реальность на уменьшение силы землетрясения или предотвращения землетрясения.
В общем случае, используя выражение для W, можно преобразовывать на уменьшение или предотвращение информацию о любых катастрофах.
По закону общих связей между всеми явлениями реальности результаты, полученные для оптических систем, можно перевести в любые среды, имеющие аналогичные функции.
Из этого следует, что замеры и профилактику катастрофических явлений реальности можно провести из любой точки реальности.
Если управляющий прогноз явлений реальности, заключающийся в уменьшении или предотвращении катастроф, построен посредством прибора на основе оптической системы, тогда функции прибора определяются критериями световых импульсов.
5. СТРУКТУРНО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ И КАТАСТРОФ
Применяя полученную в данном труде структуру оптических систем, позволяющую гармонично прогнозировать и предотвращать катастрофы, можно построить приборы, от применения которых не возникает негативных последствий в любом времени или пространстве (5).
Предотвращенная или уменьшенная по силе такими приборами катастрофа уже нигде не реализуется.
По такому принципу гармонизации должна быть построена тахника и любые создаваемые объекты.
Такая техника безопасна для производителя и окружающей среды.
Кристаллический модуль прогноза землетрясений и катастроф. Функции модуля по созданию вещества
Землетрясения можно прогнозировать в интервале времени до семи дней, применяя ориентированные кристаллы. Схема расположения кристаллов горного хрусталя, химический состав которого кварц, кристаллическая система тригональная, твердость 7.0, удельный вес 2.65, преломление
1.54-1.55, двупреломление 0.009, в проекциях по координатным плоскостям следующая:
по области ZOX (OX – горизонтальная ось, OZ – вертикальная ось):
Расположение кристаллов приведено по схеме.
Каждый кристалл представляет собой куб с длиной стороны 3 см.
Кубы расположены на плоскости, ZOX.
Одной стороной кубы 1,3,5,6,7 расположены на прямой L1, а кубы 2 и 4 на прямой L2.
Расстояние между прямыми L1 и L2 равно 1.5 см, и они параллельны оси OX.
Расстояние между кристаллами 4 и 5 равно 2 см, а между остальными 1 см.
Кристаллы располагаются в прозрачной сфере.
Характеристики кристаллов и сферы должны удовлетворять условиям разделения светового импульса от карты местности по двух проекциям.
В условие разделения светового импульса входит принцип усиления его проекций за счет отраженных от поверхностей сигналов.
Принцип данного устройства построен на том, что при преобразованиях света в специальной отпической среде происходит выделение формы светового объема, соответствующей будущим событиям.
Расположение кристаллов выбрано так, чтобы происходила профилактика землетрясений и катастроф с осуществлением гармонизации созидательного развития будущего в плюс-минус бесконечности.
Нормирвание выходного излучения происходит в соответствии с тем, что по формуле общей реальности пересечение компнентов света с гармоническим уровнем кристаллов вызывает нормализацию в процессах реальности.
Данный прибр построен с осуществлением концепции созидательных свойств любого технического устройства.
Выходные характеристики света позволяют получать информацию о времени и силе землетрясения на период семь будущих дней.
Для прибора, у которого материалом кристаллических кубов является горный хрусталь, поверхности куба должны быть максимально плоскими, с точностью обработки до микрометра.
Поглощение поверхностью монохроматической волны длиной
за наносекундный импульс должно быть равно 0,5 при коэффициенте отражения карты местности, равном 0,62.
Свойства поверхностей необходимо изменять в периоды времени, соответствующие ресурсу прибора.
Ресурс данного прибора составляется девять месяцев.
Ресур прибора можно многократно увеличить путем добавления к прибору внешней оптической линзы.
Изменение положения линзы необходимо будет рассчитывать каждые 5 месяцев, после первых девяти месяцев эксплуатации прибора.
После первых трех пятимесячных периодов рассчитываются три раза четырехмесячные периоды, и так далее до десятидневных периодов.
Далее следует изменять форму линзы.
Фиксация выходных параметров осуществляется замером световых характеристик со стороны сферы обратной по отношению к карте или местности.
При смене характеристик света больше чем на 25% за миллисекундну на замеряемом участке следует профилировать землетрясения силой три балла в эпицентре через 14 суток с момента регистрации.
Эпицентр землетрясения определяется путем сканирования сегментов замеряемого участка.
В эпицентре для указанного случая характеристики света меняются на 32% за миллисекунду.
Для производственных объектов замеряется схема функционирования всего производства.
При смене характеристик света больше чем на 14% за миллисекунду на замеряемом участке следует профилировать отклонения от нормы через 14 суток с момента регистрации.
Детализация процесса который может иметь отклонения от нормы, осуществляется увеличением масштаба локализированного участка схемы и следующим замером.
В элементе схемы, являющемся причиной отклонений от нормы, характеристики света меняются на 32% за миллисекунду.
В общем случае, схематизируя любое явление реальности, можно получать управляющий прогноз событий, замеряя таким прибором схемы, соответствующие реальности.
Так как в управлении событием может возникнуть необходимость создания вещества с заданными характеристиками (например, срочное восстановление микропроцессора в падающем самолете), можно специально ориентировать на этот процесс прибор, расположив схему вещества (схему микропроцессора для указанного примера) над третьим кристаллом модуля.
Использование механизма создания необходимого вещества применением принципов, имеющихся в кристаллическом модуле, позволяет создать новые экологически безопасные производства.
Расчет характеристик прибора и поверхностей замера для некоторых процессов происходит по одному методу, а в других процессах для каждого расчета разрабатывается новый метод.
В определенных случаях, когда схематизация явления не полностью отражает необходимые для замера параметры явления (например для быстротекущих, микропроцессов или некоторых катастроф глобального характера), применяются иррациональные возможности определения конструктивных данных прибора.
В связи с тем что схематично можно описать любое явление реальности, в том числе неизвестное, такой прибор позволяется определять с одновременной профилактикой катастрофические процессы от неизвестных областей реальности.
6. ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ В УПРАВЛЕНИИ МИКРОПРОЦЕССАМИ
В соответствии с теорией волнового синтеза управление микропроцессами в оптической системе происходит в области синтеза.
В микроэлектронике применение фундаментальных определений оптических систем происходит на многокомпонентной основе.
Каждая из компонент может определяться несколькими параметрами.
Определяющие компоненты параметры также могут быть функционально взаимосвязаны.
По законам квантовой механики в элементарном объеме
импульсного P-пространства квантовых состояний содержится
где
- постоянная Планка в кубе
Считая, что изоэнергетические поверхности в P-пространстве представляются сферами, можно на основе теории волнового синтеза управлять числом квантовых состояний N(E), способом преобразования формы инфорации, соответствующей эффективной массе электрона вблизи дна зоны проводимости
в управляющий импульс оптической системы.
Для этого необходимые параметры преобразований располагаются над четвертым кристаллом.
Данная технология может направить методы разработки и изготовления молекулярных устройств в сторону полной экологической безопасности.
7. ВЫВОДЫ
На основе фундаментальных определений оптических систем получены данные для построения прибора профилактического прогноза катастроф.
Прибор прогноза катастроф, построенный на основе анализа световых потоков, имеет функции гармоничного уменьшения или предотвращения катастроф.
В таком приборе происходит коррекция на максимальное уменьшение параметров катастрофы и определение характеристик явления.
По закону всеобщих связей такие приборно-аналитические структуры не опасны для человека и окружающей среды, так как реализованы на безопасных характеристиках света.
Используя управляющую компоненту оптической системы, можно создавать необходимую реальность.
Фундаментальные определения оптических систем имеют следующие выражения:
где
- энергия будущего,
E - энергия прошлого,
W - пространство распределения энергии текущего времени,
U - пространство распределения энергии прошлого
где Eн - энергия настоящего,
F - функция пересечения энергий будущего и прошлого.
где
W - общая реальность,
W1 - функция общей реальности для фиксируемых явлений динамики любой среды.
Новизна определения общей реальности состоит в том, что впервые определена функциональная среда, позволяющая преобразовывать и описывать любые процессы реальности из одной точки.
Область применения определения общей реальности в оптико-проводниковых системах позволяет выделять преобразующий импульс любой среды и управлять реальностью.
В общем случае открытие определяет все явления реальности.
Следствиями фундаментальных определений оптических систем является то, что реализуются на практике законы управляющего оптического импульса.
Первый закон состоит в том, что оптические системы на кристаллической основе воспроизводимы как отражение будущих события через пикосекундный интервал прошлого.
Второй закон состоит в движении оптического сигнала как по направлениям фиксирующих систем, так и в среду неопределяемых свойств.
В связи с этим можно выделить информационную констранту, определяющую управление неизвестными по структуре средами.
Третий закон состоит в том, что принятие области проекции будущего на настоящее за основу разности импульса для разных сред определяет структуру прибора, гармонизирующего все системы.
Четвертый закон состоит в том, что система, определимая оптическим сигналом, всегда определяема для процессов бесконечного ряда.
Выводом четвертого закона является то, что все процессы реальности описываются в каждой ее области.
Получена теория волнового синтеза.
Теория волнового синтеза в описании реальности формально выражается следующим образом:
где
T - время,
Y - волна динамичной фазы реальности,
S - стационарная фаза реальности
Исследования оптических сред в направлении раздела фаз оптического импульса производятся по принципу минимизации сопротивления среды по траектории импульса.
Применяя полученную в данном труде структуру оптических систем, позволяющую гармонично прогнозировать и предотвращать катастрофы, можно построить приборы, от применения которых не возникает негативных последствий в любом времени или пространстве.
Предотвращенная или уменьшенная по силе такими приборами катастрофа уже нигде не реализуется.
По такому принципу гармонизации должна быть построена техника и любые создаваемые объекты.
Такая техника безопасна для производитеся и окружающей среды.
На таком принципе построен кристаллический модуль прогноза землетрясений.
В общем случае, схематизируя любое явление реальности, можно получать управляющий прогноз событий, замеряя таким прибором схемы, соответствующие реальности.
Для ряда процессов реальности (например, быстротекущих, микропроцессов или некоторых катастроф глобального характера) расчет параметров прибора осуществляется применением сенсорных возможностей с учетом понимания законов общих связей.
Иррациональный подход в расчете параметров прибора позволяет получать функции прибора по анализу и определению неизвестных свойств реальности.
Приложение
Методы количественного расчета кристаллического модуля профилактического прогноза землетрясений и катастроф
Введение
Для получения количественного расчета необходимо рассмотреть весь процесс работы прибора и установить граничные и начальные условия для всех промежуточных циклов процесса.
Разделяя задачу на процесс прохождения света через прибор и процесс измерения выходных характеристик, можно установить, что одним из источников получения выходной информации является замер температуры в области кристалла.
Применение теории волнового синтеза получается, что область статичной волны реальности в расчетах можно дополнить областью динамической волны реальности, а из области воспроизводства реальности находить необходимые для измерения характеристики.
В данном конкретном случае, обозначая областью статичной волны реальности S исходящее от области замера излучение, расположенное со стороны объекта измерения и закрепленное за прибор.
Тогда время землетрясения Т в соответствии с фиксированной шкалой можно будет определить, учитывая вздействие лазерного излучения на область замера выходных параметров прибора.
Лазерное излучение в соответствии с теорией волнового синтеза усиливает информативные параметры воспринимаемого светового излучения.
Процесс воздействия лазерного излучения на конструкционный материал изделия должен быть ориентироан в зависимости от характеристик излучения от замеряемого объекта.
Исследование процесса воздействия необходимо, в первую очередь, для обоснования применяемых конструкционных материалов в изделии и выдаче рекомендаций по дальнейшемо проектированию.
Сложность исследования обусловлена зависимостью характера протекающего процесса от теплофизических характеристик материала и энергетических характеристик лазернго излучения.
Для каждого конкретного случая взаимодействия лазерного излучения с материалом должна строиться вполне опреденна математическая модель проецесса, описывющая реальный физический процесс, при допущениях, не нарушающих адекатность модели реальному физическому процессу.
Во множестве оригинальных статей, обзоров и монографий представлены, главным образом, решения частных задач с рядом ограничений, характерных для данной модели взаимодействия.
Поэтому возникла необходимость построения математических моделей взаимодействия с конкретными материалами.
Построение математической модели, достаточно точно описывающей физический процесс, на мой взгляд, должно сопровождаться экспериментами.
Исходя из этого использован расчетно-экспериментальный метод решения задачи, для которого применено цифровое моделироване, позволяющее переводить в геометрическую форму объекты информации.
Таким образом прибор представляет собой кристаллический модуль, первый кристалл которого направлен в сторону измеряемого объекта, а к стенке последнего кристалла прикреплена термопара.
Замер выходных характеристик через термопару является одним из источников информации.
Преимущества такого источника в повышенной помехозащищенности.
Использование лазерного излучения применением теории волнового синтеза также решает задачу устойчивости исходящего от измеряемого объекта сигнала.
Так как исходящее от измеряемого объекта излучение для варианта замера харарктеристик через термопару является частной задачей процесса лазерного излучения, видно, что основным является расчет процесса лазернго излучения.
1. Взаимодействие непрерывного лазерного излучния с материалами
1.1. Распространение тепла в однородном слое веществ
Тепловое состояние облученнго материала и характер физических процессов определяются энергетическими характеристиками лазерного излучения плотностью потока и временем воздействия лазерного излучения, пространственным распределением интенсивности по пучку и его геометрическими параметрами, теплофизическими характеристиками облучаемого материала.
Энергия лазерного излучения E, сконцентрированного на поверхности облучаемого материала, распределяется следующим образом:
где
Eoтр - энергия, которая зеркально и диффузно отражается облучаемой поверхностью,
Епогл - энергия лазерного излучения, поглощенная материалом,
Епроп - энергия лазерного излучения, пропущенная материалом (для прозрачных материалов)
Учитывалась только поглощенная часть энергии.
В работе нагревание материалов расчитывается с испльзованием классической теории теплопроводности.
Обоснование этого подхода в том, что световая энергия мгновенно переходит в тепло в той точке, где свет поглотился.
Энергия распределяется настолько быстро, что локальное равновесие существует в течении всего времени воздействия.
Поэтому можно пользоваться понятием температуры и обычными уравнениями для теплового потока.
В практически интересных случаях мы можем считать задачу одномерной.
Это возможно, когда поперечные размеры лазерного пучка велики по сравнению с глубиной, на которую распространяется тепло за время действия лазерного излучения, и когда для расчета распростанения тепла по другим направлениям можно пользоваться моделью распространения тепла в неоднородном слое вещества, которая описана далее.
Для уточнения характеристик пространственного распределения излучения можно испльзовать принцип интегрирования распределенных температур, что, однако, не является необходимым, так как используя теорию волнового синтеза можно получать необходимое количество уточнений в любой точке процесса по указанному во введении методу статичной и динамической фазы реальности, основанному на фундаментальных открытиях оптических систем.
Распределение интенсивности лазерного излучения в пучке будем считать равномерным цилиндрическим.
Коэффициент поглощения лазерного излучения А будем считать зависящим от температуры.
Дифференциальное уравнение, описывающее распростанение тепла в однородном слое вещества, имеет вид:
где
T - температура,
время,
x - пространство,
- коэффициент температуропроводности,
k - коэффициент теплопроводности,
С - удельная теплоемкость,
- плотность
l - толщина слоя вещества
Начальное условие:
Граничное условие на облучаемой поверхности:
- коэффициент облучения,
b - постоянная Стефана-Больцмана
Tп - абсолютная температура поверхности тела
Tс - абсолютная температура среды
- коэффициент теплоотдачи, где
Nu - число Нуссельта,
- коэффициент теплопроводности охлаждающей среды,
- характерный размер единичной площади
- температура поверхности тела,
- температура охлаждающей среды.
- при ламинарном режиме течения охлаждающей среды,
- при турбулентном режиме течения охлаждающей среды,
- число Рейнольдса
(при
- режим течения охлаждающей среды будет ламинарным)
где
v - кинематическая вязкость охлаждающей среды
- плотность потока лазерного излучения
Граничное условие на тыльной поверхности:
Граничное условие при наличии теплоизоляции на тыльной поверхности:
Система, состоящая из дифференциального уравнения теплопроводности (1), начального условия (2) и граничных условий (3), или (4*), представляет собой мамематическую модель процесса взаимодействия лазерного излучения с материалом.
Такая нелинейная задача представляет значительные трудности даже для решения численными методами.
Так как слагаемые, содержащие четвертные степени температур, сильно влияют на устойчивость разностных схем и контроль сходимости схемы требует значильно большего машинного времени.
Для численного решения задачи воспользуемся методом сеток по явной разностной схеме 1-го порядка.
где
- время воздействия лазерного излучения на материал,
введем сетку
где
h - приращение пространственной координаты,
- приращение временного промежутка,
М - число узлов пространственной разбивки,
N - число узлов временной разбивки.
Тогда конечно-разностная аппроксимация уравнения (1) запишется в виде:
Пусть
тогда
Конечно-разностная аппроксимация уравнения (2) имеет вид:
Конечно-разностная аппроксимация уравнения (3) запишется в виде:
где
Конечно-разностная аппроксимация уравнения (4) имеет вид:
Уравнения (4*):
Обеспечить сходимость построенной разностной схемы можно, варьируя
При этом следует найти оптимальное, с точки зрения экономии машиннго времени, значение
обеспечивающее сходимость данной разностной схемы.
В каждом конкретном случае в зависимости от толщины материала, времени воздействия лазерного излучения и теплофизических свойств материалов желательно определять свое значение
1.2. Распространение тепла в неоднородном слое вещества
В приборе промежуточная между кристалламми среда определяет распространение методики расчета на слоистые материалы, характеризующие необднородность по различным направлениям.
Схема таких материалов приведена на рис. 1
Рис.1
Дифференциальное уравнение, описывающее процесс распространения тепла в слое 1, имеет вид:
Для слоя 2 имеем:
Начальные условия:
Граничные условия на обручаемой и тыльной поверхности материала аналогичны граничным условиям в п.1.
Граничные условия в области соприкосновения слоев при условии идеальности теплового контакта имеют вид:
Конечно-разностная аппроксимация уравнения (11):
Конечно-разностная аппроксимация уравнения (14):
Полученный результат легко перенести на многослойную модель материала.
Циклические вычисления по полученным конечно-разностным формулам описывают процесс нестационарной теплопроводности в материале.
Предварительно в соответствии с начальными условиями делается начальное присвоение:
где
N - количество слоев материала.
Кроме того, следует учесть зависимость коэффициента поглощения материала от температуры поверхности.
Коэффициент поглощения будет определяться в соответствии с экспериментальными данными.
Построенная математическая модель применима до начала плавления материала.
2. Воздействие импульсно-периодического лазерного излучения на конструкционные материалы
Для увеличения ресурса прибора и уменьшения требований к обработке поверхностей кристаллов можно использовать импульсно-периодическое лазерное излучение.
При построении математической модели процесса взаимодействия импульсно-периодического лазерного излучения с материалом следует прежде всего рассмотреть возможность замены импульсно-периодического излучения квазинепрерывным.
Пусть
- промежуток между импульсами,
- длительность импульса
- период следования импульсов.
Если
- время воздействия излучения,
тогда условия замены на квазинепрерывный процесс имеют вид:
Если условие (16) не выполняется, т.е. импульсно-периодический процесс воздействия лазерного излучения на мтериал не аппроксимируется квазинепрерывным, то учитывается детерменированность составляющих импульсно-периодического процесса.
В начальный момент времени после прекращения дейстия импульса происходит продвижение изотермы с фиксированной температурой в глубь материала, а затем после достижения опреденной глубины имеет место обратное перемещение данной изотермы.
Положение изотермы к началу следующего импульса позволяет определить глубину прогрева материала.
Таким образом, решение, полученное для непрерывного воздействия лазерного излучения, обобщается на случай импульсно-периодического характера лазернго излучения, где за время процесса воздействия берется длительность импульса
В циклических вычислениях во время количественной реализации конечно-разностных уравнений режим остывания задается исключением члена
из уравнения (7) на время
(соответствующее промежутку между импульсами),
а полученная после истечения времени
совокупность температур в расчетных узлах принимается начальной для режима нагревания.
Режим нагревания задается включением в уравнение (7) члена
на время действия импульса
При описании воздействия миллисекундных лазерных импульсов с плотностью потока излучения до
на оптические поверхности следуется учитывать, что:
- потери энергии на переизлучение и за счет конвекции с нагреваемой поверхности могут быть учтены использованием модели условно подвижной границы поглощающей поверхности;
- теплофизическая постановка задачи в соответствии с теорией волнового синтеза, описывающей взаимодействие лазерного излучения с излучением источника и материалом, справедлива тлько для плотностей потока, не вызывающих изменение оптических характеристик прибора до окончания срока эксплуатации.
3. Проведение экспериментальных работ
Использование результатов экспериментальных работ, проводимых с экспериментальной установкой, осуществлялось для коррекции коэффициентов перевода объектов информации в геометрические формы.
Затем устанавливались функциональные параметры форм и проводилось моделирование, направленное на прогнозирование реальных землетрясений.
Замер выходящей информации можно осуществлять через термопару, индикаторы оптических сигналов и т.п.
Целью проведения экспериментальных работ на экспериментальной установке является определение зависимости температуры тыльной поверхности облучаемого образца материала от времени воздействия лазерного излучения с данной плотностью
Средством проведения экспериментов служили:
Рис.2
О - образец исследуемого материала.
Схема экспериментальной установки с испытываемым образцом и средствами измерений представлена на рис. 3
Рис.3
1-ЭУ, 2 - луч, 3 - образец материала, 4 - датчик, 5 - термоэлектродные провода, 6 - вольтметр, 7 - зажим для крепления образца материала
В установке 1 генерируется лазерный луч 2 с определенной плотностью потока
Луч 2 встречает на своем пути образец материала 3, закрепленный на зажиме 7.
К тыльной поверхности образца 3 прикреплена термопара 5.
От термопары 5 идут термоэлектродные провода 6 к вольтметру 7.
Показания вольтметра фиксируются через определенные промежутки времени.
Затем с помощью специальной таблицы переводятся в температуры, соответстующие данным моментам времени.
Основными источниками ошибок при измерении температуры являются нарушения однородности слоя материала вследствие введения в него термоэлектрического преобрзователя, а также отвод теплоты по его проводам.
Характер испытания температурного поля при выполнении паза для размещения датчика температуры показан на рис. 4а, 6.
Рис.4
а - изотермы, б - температура на поверхностях,
1 - 1 и 2 - 2
Определить точно место касания спая термоэлектрического преобразователя с поверхностью паза практически невозможно, вследствие чего возникает неопределенность в измерении температуры в интервале
Суммарная погрешность измерений составляла 4%.
Построение графиков зависимости температуры тыльной поверхности от времени производлось следующим образом:
После получения графика зависимости температуры тыльной поверхности образца от времени производился численный расчет задачи обратной математической модели.
Если результаты экспериментов отличались более чем на 9% от результатов численного расчета, то корректировалось значение коэффициента поглощения.
Таким образом, можно найти зависимости коэффициента поглощения А от температуры для каждого из исследуемых материалов.
Использование зависимостей коэффициентов поглощения от температуры для данных материалов позвлется с достаточно для инженерных расчетов точностью (до 9%), применяя только математическую модель, определять температурные поля исследуемых материалов.
При описании процесса взаимодействия лазерного излучения с конструкционными материалами в вакууме математическая модель упрощается, так как из урвнения (3) исключается член
характеризующий конвективную теплоотдачу.
Для профилактического прогноза землетрясений источником излучения является карта местности.
Для профилактического прогноза катастроф на произведственных объектах источником излучения является схема производственного объекта с описанием технологических циклов (в этом случае прибор регистрирует изменения на конкретном участке схемы).
Действие прибора можно применить к любым объектам реальности, включая объекты с неизвестными свойствами.
Для этого коэффициент температуропроводности следует принять статичной фазой реальности, а коэффициент излучения динамичной фазой реальности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Решение применимо на случаи любых катастроф, включая катастрофы от сред с неизвестными свойствами.
Показан алгоритм расчета температурных полей по найденным конечно-разностным формулам, а также пути оптимизации алгоритма с точки зрения экономии машинного времени.
Получены результаты использования теории волнового синтеза и фундаментальных открытий оптических систем, позволяющие с достаточной для инженерных расчетов точностью описывать реальный физический процесс как в газовой среде так и в вакууме.