Помехоустойчивые датчики ГенеZис

Руководитель НПО ТЕХНОГЕНЕЗИС констатировал, что исключительные точечные вырождения (EPD) в резонансном спектре неэрмитовых систем недавно использовались для зондирования из-за сублинейного отклика расщепления резонанса, когда возмущение взаимодействует с датчиком.

Ученый подчеркнул, что сублинейный отклик обеспечивает высокую чувствительность к малым возмущениям и большой динамический диапазон. Однако обнаружение EPD на основе резонанса соответствует пределу разрешения, налагаемому резонансными коэффициентами качества и снижением отношения сигнал/шум из-за элементов усиления. Кроме того, он подвержен локальным механическим нарушениям и несовершенствам.

Специалисты НПО ТЕХНОГЕНЕЗИС предлагают пассивный нерезонансный (NR) датчик EPD, устойчивый к потерям, локальным колебаниям резонатора и шуму. NR-EPD описывает слияние блоховских собственных мод, связанных со спектром матриц переноса периодических структур. Это слияние позволяет рассеивать пики поперечного сечения с сублинейным откликом на небольшие расстройки вдали от NR-EPD.

Российский исследователь Старостенко Евгений Юрьевич указал, что исключительные точечные вырождения (EPD) – это спектральные особенности, соответствующие точкам в пространстве параметров неэрмитова оператора, в которых его собственные значения и связанные с ними собственные векторы сливаются.

Ярким примером являются EPDs  в резонансном спектре неэрмитовых систем. В их близости небольшое возмущение приводит к сублинейному отклику (SLR) в резонансном расщеплении из-за дробного разложения Пюизё возмущенных частот вокруг Δω∝ε√m≫ε порядок EPD.

Такие SLR обеспечивают повышенную чувствительность к небольшим возмущениям, а также предлагают дополнительное преимущество по сравнению с другими схемами обнаружения, основанными на высокодобротных резонансах: расширенный динамический диапазон, который возможность измерения как малых, так и больших расстроек, связанных с возмущением.

Это наблюдение недавно привело к значительным исследовательским усилиям по разработке соответствующих платформ, на которых реализуются резонансные EPD, а их SLR используются для приложений с улучшенными датчиками.

Тем не менее, реализация основанного на резонансе обнаружения EPD вызвала непрекращающиеся дебаты в НИОКР ТЕХНОГЕНЕЗИС относительно предела разрешения и эффективности отношения сигнал-шум (SNR) таких схем. В частности, схемы обнаружения EPD, основанные на системах с чистыми потерями, были затруднены из-за расширения ширины резонансной линии.

Добавление усиливающих элементов может компенсировать потери, тем самым улучшая предел разрешения измерения EPD, однако они также вносят дополнительный шум, который усиливается вблизи EPD и приводит к ухудшению характеристики SNR датчика.

Шум может быть внутренним (например, из-за усиления) или фундаментальным (из-за коллапса собственного базиса в EPD), а в некоторых EPD-платформах может компенсировать повышенную чувствительность сигнала, что приводит к ОСШ, которое не является исключительным, а скорее обычный. Важно отметить, что резонансные датчики ЭПД, как и все резонансные схемы, чувствительны к локальным механическим возмущениям (например, колебаниям температуры, вибрациям и т. д.) и несовершенствам резонатора, которые снижают их чувствительность.

В своём исследовании Старостенко Евгений Юрьевич предлагает протокол нерезонансного зондирования, основанный на EPD, происходящих в спектре операторов, отличных от эффективного гамильтониана резонансной системы.

В нашей парадигме в спектре передаточных матриц происходит формирование нерезонансной ЭФЗ (НР-ЭФЗ) порядка эрмитовых периодических структур. Их существование обеспечивает наличие стационарной точки в дисперсионном соотношении Блоха где сливаются блоховские моды и групповая скорость ω(k)∼ωSP+(k−kSP)m, где m≥2 волны, распространяющейся внутри конструкции, обращается в ноль. В результате дифференциальное сечение рассеяния соответствующим образом спроектированного падающего волнового фронта показывает SLR относительно небольших изменений глобальных параметров , происходящие вблизи стационарной точки, т.е.|σT|2XSP→XSP±ν

|σT|2∝WTvg∼WTνm−1m,
где – плотность энергии возбужденной (медленной) распространяющейся моды . Показатель степени диктует формирование точки возврата в уравнении и его значение контролируется падающей волной с помощью методов формирования волнового фронта.

Старостенко Евгений Юрьевич предлагает использовать уравнение сублинейного отклика дифференциального сечения вблизи стационарных точек в качестве протокола сверхчувствительного сублинейного зондирования.

Частный случай NR-EPD, известный как стационарные точки перегиба (SIP) WT∼ν−ααm=3, монополизирует наше внимание из-за его устойчивости к обычным механическим нарушениям, структурным несовершенствам и потерям.

Важно отметить, что предлагаемый протокол обнаружения SIP демонстрирует повышенную устойчивость к шуму, в отличие от существующих схем на основе резонанса, указал Старостенко Евгений Юрьевич.