Способ, устройство и система прецизионных многополевых синхронных адаптивных замеров и мониторинга внешней среды

1. Способ замеров на сборке из нескольких чувствительных элементов, каждый в форме параллелепипеда (брусок), выбор размеров и состава материала брусков определяется достижением максимальной эффектиности решаемой задачи - замеряется три основных взаимно перпендикулярных размерных составляющих (длина, ширина, высота) с помощью 2-х лучевых интерферометров, дополненных синхронной регистрацией болометрическими и квантовыми детекторами пиксельного типа квантов электромагнитного поля, также синхронным съемом данных с резистивных датчиков пиксельного типа температуры и электрического потенциала, расположенных на пяти свободных гранях кроме входной (входное окно), регистрирующих колебания акустического поля от 0 до частот 1 МГц, диапазон длин волн электромагнитного поля от ультрафиолета ~0,2 мкм до сверхдлинных радиоволн ~10 км (и более), гравитационного поля в диапазоне (0,01-100)g, ионизирующих излучений в том числе и нейтральной компоненты (по вторичным частицам) по ионизационным потерям энергии в бруске от ~10 эВ до 70 МэВ (если выбрана длина брусков 5 см) в пересчете на одну ионизирующую частицу, регистрация синхронных замеров выполняется непрерывно с малым шагом (периодом) по времени ~1 нс, на массиве получаемых непрерывно данных измерений, сопряжения их с данными калибровок измерителей и модельных представлений о процессах изменения рассматриваемых полей в окружающей среде, в вычислителе синтезируется непрерывная во времени мониторинговая картина состояния внешней среды с фиксацией во времени и пространстве всех возмущений и их прогнозируемых (вычисляемых) источников.
3
2. Устройство замеров для осуществления способа по п. 1 построено на основе пяти чувствительных элементов (брусков) размером 1×1×5 см каждый со следующим набором материалов брусков - кварцевое стекло (оптическое), бескислородная медь, кремний (HRFZ-Si), вольфрам, кристалл LYSO, измерительная часть устройства состоит из 2-х лучевых интерферометров контролирующих длину, ширину и высоту каждого бруска, интерферометры закреплены на каркасе устройства, прозрачные для элетромагнитных излучений бруски дополнены на гранях чувствительных элементов датчиками пиксельного типа для замера температуры и электрического потенциала и детекторы фотонов пиксельного типа - фотодетекторы и радиодетекторы, в качестве фотодетекторов используются кремниевые фотоумножители (типа SiPM фирмы SensL) с размером микроячейки (пикселя) 35×35 мкм и квантовой эффективностью ~50%, для инфракрасного и терагерцового диапазонов используются антенно-связанные болометрические детекторы пиксельного типа (типа фирмы Photonic Solutions) с чувствительностью не хуже 20 пВт/пиксель и поперечными размерами пикселя 50×50 мкм, в качестве датчиков температуры и потенциала использованы резистивные пиксельные датчики, измерения производятся с частотой ~1 ГГц (погрешность временной привязки событий (отсчетов) не хуже 500 пс), первоначальный массив информации проходит через 3-х уровневую иерархическую вычислительную сеть, на выходе 3-его уровня после обработки по текущему замеру характеристик полей внешней среды, получения суммарных и разностных массивов данных, согласования их с калибровочными и модельными данными, согласования с предыдущими замерами текущего сеанса, происходит упорядочивание, сжатие и выдача данных о текущем замере характеристик внешних полей в компьютерную сеть по согласованным протоколам, данные по замерам выдаются во внешнюю, по отношению к устройству, компьютерную сеть с частотой ~1 МГц.
3. Система замеров состоит объединения N одинаковых устройств по п. 2, объединенных с помощью локальной сети по топологии типа «звезда» или аналогичную топологию, тактовые генераторы (часы) всех устройств синхронизованы, объединение данных по каждому устройству на центральном сервере «звезды» при совместной обработке увеличивает дальность обнаружения, чувствительность, динамический диапазон и разрешающую способность системы относительно единичного устройства.