Аннотации:
Introduction. Ultrasound is widely used in various applications, such as monitoring the state of
structures, biomedical ultrasound imaging, and information (data) transmission. Ultrasonic transceivers
are one of the modern communication systems, both for short-range and remote access. Indeed,
the technology of the process of transmitting information using communication channels based
on ultrasonic (US) vibrations and the physical implementation of transmission using optical fiber are
widely used in conditions of confidentiality of data processing. At the same time, the needs of wireless
and wired communication demanded the development of more advanced applications (software,
hardware solutions). In particular, new challenges have arisen requiring transceivers to have high
frequency, wide bandwidth and compact size. Aim. Consider the “technology – opto-ultrasonic”
approach used in data transmission and reception channels. This technology involves the generation
of ultrasound by a pulse using the optical-acoustic effect, followed by the reception and processing
of ultrasonic vibrations. Optical ultrasonic transceivers based on the photo-acoustic (US) principle
of operation have great potential, in particular, to obtain the necessary: (super high) frequency of
the transmitted signal; wide bandwidth (speed); ease of use as transceivers; low manufacturing cost.
Materials and methods. Various methods of spectral analysis (Fourier and Wavelet) have been investigated
to ensure the achievement of the above goal. Results. Compared to traditional technologies of
information reception and transmission, optical ultrasonic transceivers provide high-frequency
communication, wide bandwidth and compact size. Conclusion. The paper investigates the methods
of spectral analysis (Fourier and Wavelet) and proposes, based on these studies, possible options for
the implementation of optical ultrasonic transceivers that can generate ultrasonic pulses with a duration
on a nanosecond scale using an ultrafast laser and receive confidential data with a high degree of
security. At the same time, by combining the principle of generating photo-acoustic ultrasound with
the use of optical fiber, it is possible to obtain compact and inexpensive ultrasonic transceivers. Введение. Ультразвук широко используется в различных приложениях, таких как мониторинг состояния конструкций, биомедицинская ультразвуковая визуализация, приемопередача информации (данных). Ультразвуковые приемоередатчики являются одной из современных систем коммуникации как на ближнем, так и удаленном доступе. Действительно,
технология процесса передачи информации с помощью каналов связи на основе ультразвуковых (УЗ) колебаний и физической реализации передачи с помощью оптоволокна находят
большое применение в условиях конфиденциальности обработки данных. При этом потребности беспроводной и проводной коммуникации потребовали разработку более совершенных
приложений (программ, аппаратных решений). В частности, возникли новые проблемные вызовы, требующие, чтобы приемо-передатчики имели высокую частоту, широкую полосу пропускания и компактные размеры. Цель исследования. Рассмотреть подход «технология –
оптоультразвук», применяемый в каналах приемо-передачи данных. Эта технология предполагает генерацию ультразвука импульсом с помощью оптико-акустического эффекта, с последующим приемом и обработкой УЗ-колебаний. Оптические ультразвуковые приемопередатчики, основанные на фотоакустическом (УЗ) принципе действия, имеют большой потенциал, в частности, для получения необходимой (супервысокой) частоты передаваемого
сигнала; широкой полосы пропускания (быстродействие); простоты использования в качестве
приемо-передатчиков; не высокую стоимость изготовления. Материалы и методы. Были исследованы различные методы спектрального анализа (Фурье и Вейвлет), позволяющие обеспечить достижения поставленной выше цели. Результаты. По сравнению с традиционными
технологиями приемо-передачи информации оптические ультразвуковые приемо-передатчики
обеспечивают высокочастотную связь, широкую полосу пропускания и компактные размеры.
Заключение. В работе исследованы методы спектрального анализа (Фурье и Вейвлет) и
предложены на их основе возможные варианты реализации оптических ультразвуковых
приемо-передатчиков, которые могут генерировать ультразвуковые импульсы с длительностью в масштабе наносекунд с помощью сверхбыстрого лазера и принимать с высокой степенью защищенности конфиденциальные данные. При этом комбинируя принцип генерации
фотоакустического ультразвука с применением оптоволокна, можно получить компактные и
недорогие ультразвуковые приемо-передатчики.
Описание:
B.B. Saidov1,2, matem.1994@mail.ru, saidovb@susu.ru
V.F. Telezhkin1, telezhkinvf@susu.ru
1 South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation,
2 Tajik Technical University named after academician M.S. Osimi, Dushanbe, Republic of Tajikistan. Саидов Бехруз Бадридинович, аспирант кафедры инфокоммуникационных технологий, Южно-
Уральский государственный университет, г. Челябинск; Таджикский технический университет имени
академика М.С. Осими, г. Душанбе, Республика Таджикистан; matem.1994@mail.ru, saidovb@susu.ru.
Тележкин Владимир Федорович, д-р техн. наук, профессор кафедры инфокоммуникационных
технологий, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; telezhkinvf@susu.ru.