Корреляционно-спектральный анализ топографии технических поверхностей на наномасштабном уровне
В.В. Измайлов, М.В. Новоселова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.457
Оригинальная статья
Аннотация: Исследована нанотопография некоторых типичных технических поверхностей и экспериментально определены характеристики профиля наношероховатости как случайного процесса – автокорреляционная функция и спектральная плотность. Показано, что для исследованных поверхностей их профилограммы могут рассматриваться как реализации случайного стационарного нормального эргодического процесса. Проведена визуальная проверка нормальности процесса сравнением экспериментальных значений ординат профиля с теоретическими значениями, подчиняющимися нормальному распределению, а также сравнением полигона частот с теоретической функцией плотности вероятности нормального распределения. Количественное подтверждение нормальности процесса выполнено с применением критерия согласия Колмогорова. Показано, что на уровне значимости p=0,05 гипотеза о нормальности случайного процесса (профиля наношероховатости поверхности) не противоречит экспериментальным результатам. Определены интервалы корреляции рассмотренных процессов. Вид автокорреляционных функций и величины интервалов корреляции говорят о случайном характере профиля поверхности: на интервале, равном одному – двум средним значениям шага неровностей профиля его ординаты становятся практически некоррелированными. Графики спектральных плотностей свидетельствуют о том, что профиль поверхности можно рассматривать как широкополосный случайный шум с преобладанием низкочастотных составляющих.
Ключевые слова: поверхность, нанотопография, профильный метод, случайный процесс, нормальное распределение, автокорреляционная функция, спектральная плотность, интервал корреляции
- Измайлов Владимир Васильевич – д.т.н., профессор кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»
- Новоселова Марина Вячеславовна – к.т.н., доцент кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»
Ссылка на статью:
Измайлов, В.В. Корреляционно-спектральный анализ топографии технических поверхностей на наномасштабном уровне / В.В. Измайлов, М.В. Новоселова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2021. — Вып. 13. — С. 457-464. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.457.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Измайлов, В.В. О параметрах нанотопографии технической поверхности и ее профиля / В.В. Измайлов, М.В. Новоселова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2018. – Вып. 10. − С. 313-321. DOI: 10.26456/pcascnn/2018.10.313.
2. Измайлов, В.В. Некоторые статистические распределения, характеризующие нанотопографию технических поверхностей / В.В. Измайлов, М.В. Новоселова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. − С. 609-616. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.609.
3. Уайтхауз, Д. Метрология поверхностей. Принципы, промышленные методы и приборы / Д. Уайтхауз. – Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2009. – 472 с.
4. Григорьев, А.Я. Физика и микрогеометрия технических поверхностей / А.Я. Григорьев. – Минск: Беларуская навука, 2016. – 247 с.
5. Thomas, T.R. Rough surfaces / T.R. Thomas. – London: Imperial College Press, 1999. – 278 p.
6. Бендат, Дж. Прикладной анализ случайных данных / Дж. Бендат, А. Пирсол. – М.: Мир, 1989. – 540 с.
7. Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхности. Профильный метод. Термины, определения и параметры структуры поверхности: ГОСТ Р ИСО 4287-2014; введ. 01.01.2016. – М.: Стандартинформ, 2014. – 20 с.
8. Дворкович, В.П. Оконные функции для гармонического анализа сигналов / В.П. Дворкович, А.В. Дворкович. – М.: Техносфера, 2014. – 112 с.
9. Ивченко, Г.И. Введение в математическую статистику / Г.И. Ивченко, Ю.И. Медведев. – М.: Издательство ЛКИ, 2017. – 600 с.
10. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей / Е.С. Вентцель. – М.: Высшая школа, 2006. – 575 с.
11. Хрущева, И.В. Основы математической статистики и теории случайных процессов / И.В. Хрущева, В.И. Щербаков, Д.С. Леванова. – СПб.: Издательство «Лань», 2021. – 336 с.
12. Чернов, Н.Н. Сигналы: формирование, обнаружение и обработка: учебно-методическое пособие / Н.Н. Чернов, А.П. Морозов. – Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2016. – 51 с.