Як ілюстрація на рис.1 наведений приклад візуалізації стохастичного графа, який відображає структуру реальної комп’ютерної мережі. Проаналізовано вплив статистичних характеристик мереж на властивості модельних стохастичних графів, які їх зображають. Сформульований підхід до моделювання дає можливість згенерувати випадкові графи з відомим заздалегідь числом вершин і заданими ймовірнісними властивостями. Запропонований алгоритм дозволяє здійснити прогнозування розвитку мережі. Як приклад, відслідковуючи динаміку становлення мережі «BV-Star & Fox Net» за останні роки, здійснивши процес моделювання по визначеному для неї інтегральному

закону розподілу ймовірностей та щорічному приросту 4,2 kpk N зв’язків цієї мережі,

визначено прогнозовану кількість кінцевих користувачів, серверів та комутаторів у ній у 2013 та наступних роках. Проведені оцінки, використані алгоритми моделювання та обґрунтованість застосування математичного апарату дозволяють зробити висновок про точність та адекватність запропонованої моделі до реальних структур.

Запропоновані алгоритми моделювання можуть бути використані для рішення задачі про стійкість безмасштабних комп’ютерних мереж до спрямованих хакерських атак та розповсюдження комп'ютерних вірусів у них.

Список літературних джерел: 1. Erdős, P. On the evolution of random graphs [Text] / P. Erdős, A. Renyi // Publications of the

Mathematical Institute of the Hungarian Academy of Sciences. – 1960. – Vol. 5. – P. 17-61.

МЕТРОЛОГІЯ ТА ВИМІРЮВАННЯ УДК 621.311.25 В.В. Кухарчук, д.т.н., проф.; В.Ф. Граняк, студ.

МЕТОД ТА ЗАСІБ ВИМІРЮВАЛЬНОГО КОНТРОЛЮ ВОЛОГОСТІ ГЕТЕРОГЕННИХ ДИСПЕРСНИХ ДІЕЛЕКТРИКІВ

1. Якість вершкового масла значною мірою визначається його вологістю. Тож, розробка систем вимірювального контролю останньої, що забезпечувала б високу імовірність прийняття правильних рішень про придатність об’єкту контролю, є актуальною науково-прикладною задачею. А, оскільки, побудова систем вимірювального контролю вмісту вологи у даному продукті ускладнюється відсутністю високоточних первинних вимірювальних перетворювачів вологості [1], то їх розробка є одним з ключових етапів побудови таких систем.

2. Смуговий сенсор вологості має ряд переваг у порівнянні з відомими аналогами [1], про те його широке використання стримується відсутністю адекватної математичної моделі.

Провівши детальний теоретичний аналіз, було розроблено метод вимірювання вологості гетерогенних дисперсних діелектриків, що ґрунтується на використанні запропонованої математичної моделі смугового несиметричного сенсора:

.AAWA

AW

AWA

A)W( 3

54

2

54

1

(1)

де A1 – A5 – деякі константи. Структурна схема пристрою, що реалізую запропонований метод, приведена на рис. 1: Список літературних джерел: 1. Кухарчук В.В. Дослідження параметрів затухання та зміщення фази електромагнітних

хвиль від вологості середовища їх поширення / В.В. Кухарчук, В.В.Богачук, Ю.О.Дмітрієв, В.Ф. Граняк // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2011. – 4. – с. 103 – 106.

2. Зайцев В.В. Электростатическое моделирование полосковых линий / В.В. Зайцев, В.И. Занин, В.М. Трещов – Самара: Универс-груп, 2005 – 52 с.

58

Рисунок 1 – Структурна схема адаптивного пристрою контролю вологості

УДК 621.3.083 В.Ю. Кучерук, д.т.н., проф.; В.М. Севастьянов, к.т.н., доц.; В.С. Маньковська, aсп.

ТЕНЗОРЕЗИСТИВНИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ НА ОСНОВІ RL-ДІОДНОГО ГЕНЕРАТОРА ХАОТИЧНИХ КОЛИВАНЬ

Тензорезистивні перетворювачі широко використовуються в даний час для вимірювання механічних величин, таких як сила, маса, деформація, тиск. У тензорезистивних перетворювачах для забезпечення необхідних для практики метрологічних характеристик необхідно перетворювати досить малі зміни вихідного опору [1]. Це в свою чергу призводить до підсилення випадкових завад на корисний сигнал, внаслідок чого збільшується випадкова похибка вимірювань. Тому підвищення чутливості тензорезистивних перетворювачів із одночасним забезпеченням низького рівня випадкових шумів є актуальним завданням.

Структурна схема тензорезистивного перетворювача сили прямого перетворення являє собою послідовне з’єднання трьох вимірювальних перетворювачів: пружного елемента, тензорезистора і вимірювальної схеми (рис. 1).

Рис. 1 – Структурна схема тензорезистивного перетворювача тиску

Використання генератора хаотичних коливань (ГХК) як вимірювального перетворювача для

отримання вимірювальної інформації дозволяє суттєво підвищити чутливість засобу вимірювання, так як в нелінійних хаотичних системах найбільш сильна залежність процесу від параметрів системи виникає саме в режимі хаотичних коливань [2].

Вимірювальний перетворювач, в основі якого лежить генератор хаотичних коливань, є коливальною системою зі складною динамікою.

Схема включає в себе всього два лінійні елементи (тензорезистор R1 і індуктивність L1) і один нелінійний елемент (діод D1). При виборі величин елементів схеми перетворювача на основі

59

RL-діодного генератора хаотичних коливань необхідно враховувати не тільки можливість попадання в зону хаосу, але також сусідство з іншими коливальними режимами. Схема RL-діодного генератора хаотичних коливань наведена на рис. 2.

D1

1N4531

V1

2.1 Vpk 100kHz 0°

L1

50mHKey=A

50%

R12kΩKey=A

10%

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

Рис. 2 - Принципова схема RL-діодного генератора хаотичних коливань

Встановлено, що використання вимірювального перетворювача на основі RL- діодного

генератора хаотичних коливань дозволяє збільшити чутливість при вимірюванні малих значень опорів.

Список літературних джерел: 1.Осадчий Е. Проектирование датчиков для измерения механических величин / Осадчий Е. –

М.: Машиностроение, 1979. – 480 с. 2.Кучерук В.Ю. Про основні принципи створення вимірювальних пристроїв з використанням

генераторів хаотичних коливань/ В. Ю. Кучерук, В. М. Севастьянов, В. С. Маньковська // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2011. - 2. – С. 101-104. УДК 669.18 В.Ю. Кучерук, д.т.н., проф.; І.А. Дудатьєв, асп.

ЛАБОРАТОРНИЙ СТЕНД КОНТРОЛЮ СКЛАДУ ДИМОВИХ ГАЗІВ КОТЕЛЬНИХ УСТАНОВОК

Вступ. Актуальність проблеми підвищення ефективності роботи джерел теплоти є очевидним аргументом при розробці нових теплогенеруючих пристроїв та модернізації існуючих.

Основна частина. Тривалість перехідного процесу при заданому значенні динамічної похибки визначається за формулою

)Δ

kln(τt

ДНПП . (1)

де k – коефіцієнт передачі; τ – стала часу, що визначається параметрами засобу вимірювань; tПП – тривалість перехідного процесу.

Але існує неоднозначність: при зменшенні статичної складової похибки збільшується динамічна складова (системи з відкритим оптичним каналом), і, навпаки, при зменшенні динамічної складової збільшується статична складова (системи з відкритим оптичним каналом).

Отже, існує проблема ΔДН1 > ΔДН2 , при ΔСТ1 < ΔСТ2 , і навпаки ΔДН1 < ΔДН2 , при ΔСТ1 > ΔСТ2. Розв’язок даної проблеми пропонується вирішити завдяки введенню додаткових

компенсаційних каналів – температури, тиску, вологості. Проект лабораторного стенду з компенсаційними каналами представлено на рисунку 1.

Висновок. Запропоновані нові, науково обгрунтовані теоретичні результати, які є істотними для підвищення швидкодії при необхідній достовірності процесу контролю складу димових газів котельних установок на основі оптико-абсорбційного інфрачервоного. Розроблено лабораторний стенд для метрологічного аналізу запропонованого методу.

60

Рис 1. Модель лабораторного стенду

УДК 543.275.1.08 Й.Й. Білинський, д.т.н., проф.; К.Ю. Іоніна, асп.

CВІТЛОВОДНИЙ ВИМІРЮВАЧ ВОЛОГОСТІ ГАЗУ

Існує цілий ряд задач, пов’язаних з вимірюванням вологості газів та їх сумішей, зокрема повітря. Вологість газів вимірюють в промисловості, техніці, медицині, метеорології, при видобуванні та транспортуванні газів, тощо. Відсутність засобів вимірювання вологості газів, які дозволяють з високою точністю визначати відносну вологість, призводить до значних економічних збитків. Тому очевидною стає потреба підвищення точності вимірювання вологості газів. Серед відомих методів вимірювання вологості газів одним з високоточних вважається конденсаційний метод на основі температури точки роси. Однак цей метод також має ряд недоліків, зокрема, залежність показів сенсора від моменту фіксації температури початку конденсації вологи, оскільки для утворення видимої плівки конденсату на дзеркалі може знадобитися від декількох хвилин до годин, а також можлива деяка неоднозначність вимірювань через близькість температур конденсації вологи та інших складових газу [1, 2].

Метою роботи є розробка cвітловодного вимірювача вологості газу на основі конденсаційного методу, який забезпечує підвищення точності вимірювання вологості.

Відомо, що класична схема вимірювача вологості на основі конденсаційного методу містить конденсаційну поверхню, яку ще називають дзеркалом, та оптичну схему. Однак такий вимірювач завдяки одному зовнішньому відбиттю не забезпечує високу точність, оскільки отримання відбитого променя лише в одній точні вимагає додаткових апаратурних затрат, а зміна інтенсивності залежить від швидкості випадання роси. Крім того, ймовірно, що на дзеркалі може сконденсуватися не тільки вода, а одна чи навіть декілька домішок аналізованого газу з різними показниками заломлення (наприклад, вода – 1,333; азот – 1,197; етан – 1,37; декан – 1,4119; бутан – 1,3326). Тому варто провести перевірку того, яка саме речовина сконденсувалася, тобто забезпечити вибірковість вимірювань. Використання зовнішнього багаторазового відбиття дозволило би підвищити швидкість зміни вихідної інтенсивності, а отже й точності, але в такому випадку відбиття відбувалось би в різних місцях, що є суттєвим недоліком такої структури. Тому ефективним може бути використання явища внутрішнього багаторазового відбиття, що досягається за допомогою світловода [1-3].

61

В роботі запропоновано cвітловодний вимірювач вологості газу на основі багаторазового внутрішнього відбиття, що забезпечує підвищення точності вимірювального перетворення. Для отримання ефекту повного внутрішнього відбиття в світловоді використовується вузький гомоцентричний пучок, кут введення якого лежить в межах критичного кута для води, з метою досягнення вибірковості вимірювань. При цьому реєстрація температури точки роси відбувається в момент отримання значення межі світлотіні, що відповідає показнику заломлення води. Потім отримане значення температури точки роси переводиться у значення відносної вологості [1, 3, 4].

Світловодний вимірювач вологості газу на основі багаторазового внутрішнього відбиття складається з випромінювача, оптичної системи, яка складається з системи фокусування, пристроїв введення та виведення випромінювання, а також чутливого елемента – світловода та багатоелементного фотоприймального пристрою.

Загальний аналіз отриманих розрахункових даних моделювання запропонованої структури підтвердив залежність просторового світлопропускання плоского світловода від показника заломлення зовнішнього середовища. Результати дослідження відкривають можливість вибору параметрів світловоду та діапазону зміни показника заломлення для забезпечення максимальної чутливості і лінійності характеристики пристрою [3, 4].

Список літературних джерел: 1. Кучикян Л. М. Световоды / Л. М. Кучикян – М. : Энергия, 1973. – 60 с. 2. Митчел Дж. Акваметрия / Митчел Дж., Смит Д. – М.: Химия, 1980. – 600 с. 3. Вейнберг В. Б. Оптика световодов. Изд. 2-е, перераб. и доп. / В. Б. Вейнберг, Д. К.

Саттаров. – Л., Машиностроение (Ленингр. отд-ние), 1977. – 320 с. 4. Азимов Р. К. Оптоэлектронные преобразователи больших перемещений на основе полых

световодов / Р. К. Азимов, Ю. Г. Шипулин – М. : Энергоатомиздат , 1987. – 56 с. УДК 621.311.25 Й.Й.Білинський, д.т.н., проф.; О.С.Городецька, к.т.н., доц.; В.В.Онушко; Б.П.Книш, асп.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ВИМІРЮВАННЯ ВОЛОГОСТІ ПРИРОДНОГО ГАЗУ

Вимірювання вологості газових середовищ широко використовуються практично у всіх галузях людської діяльності: у промисловості, сільському господарстві, метеорології, музеях, бібліотеках, сховищах тощо. Особливо гостро завдання вимірювання вологості газів постає в таких областях, як мікроелектроніка, атомна енергетика, хімічна промисловість, а також транспортування природного газу.

Аналіз методів вимірювання вологості газу показує, що на сьогодні одним з найбільш перспективних є спектральний метод. Більшість аналізаторів на основі спектрометрів працюють в інфрачервоній області.

В роботах [2-3] запропоновано інфрачервоний аналізатор вологості, який містить два рівноцінних канали: вимірювальний та опорний. Наявність опорного каналу дозволило підвищити точність вимірювання, оскільки двоканальна система, на відміну від одноканальної, не вимагає додаткових вимірювань тиску газу та його молекулярної маси.

Для проведення експериментальних досліджень в роботі розроблено методику проведення досліджень газового аналізатора, яка містить наступні заходи:

1. Заземлити вторинний блок та під’єднати до аналізатора; 2. Під’єднати газовий вхід аналізатора до входу калібрувальної системи; 3. Під’єднати газовий вихід аналізатора через ротаметр і барометр до спускного клапану; 4. Підготовити калібрувальну систему до роботи; 5. В момент подачі газу в аналізатор записати покази термометра, барометра і ротаметра; 6. Виконати записи показів прецизійного вимірювача точки роси; 7. Паралельно з показами вимірювача точки роси проводити запис значень вторинного

перетворювача аналізатора газу, який налаштований на розбалансовану напругу зворотного зв’язку аналізатора.

62

Експериментальні дослідження аналізатора вологості природного газу проводилися при температурі 190 С, тиску одна атмосфера та швидкості потоку газу 10 л/хв. Розхід газу складав 2 дм3/хв. Отримані значення вологості за точкою роси за допомогою калькулятора Freе Profеssional Online Humidity Calculator перераховувалися в абсолютну вологість, відносну вологість і в одиниці вологості ррm.

При проведені експериментальних досліджень похибок вимірювання вологості отримано 400 значень у діапазоні від -76,4 оС т.р. до -1,9 оС т.р. Вимірювання проводились при оС т.р.= -58,21 і оС т.р.= -71,6. Значення вологості газу задавалося калібрувальною системою Michell Dew Point Calibration System. Вимірювання дійсного значення вологості проводилося за допомогою прецизійного вимірювача точки роси Michell S4000TRS (Великобританія).

За результатами вимірювань вологості оцінено основні статистичні характеристики (СКВ=0,4229 Со т.р.) та побудовані закони розподілу контрольованої величини та відносної похибки вимірювання, аналіз яких показав, що в отриманих результатах має місце систематична складова похибка, тому закони є несиметричними.

Аналіз експериментальних досліджень вологості показує, що максимальне значення зведеної похибки вимірювання не перевищує 2,3%, класс точності складає 2,5.

Список літературних джерел: 1. Селезнев С.В. Анализ методов и средств измерения влажности и точек росы природного газа /

С.В.Селезнев // Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений : научно-технический сб. – 2005. – 2. – С. 10-22.

2. Білинський Й.Й. Двоканальний аналізатор вологості газу та дослідження його статичних метрологічних характеристик / Й.Й. Білинський, О.С. Городецька, В.В. Онушко, Б.П. Книш // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2011. – 3. – С. 222-228.

3. Білинський Й. Й. Математична модель аналізатора вологості природного газу [електронний ресурс]/ Й. Й. Білинський, В. В. Онушко // Наукові праці ВНТУ – 2010.–4. – Режим доступу до журн.: http://www.nbuv.gov.ua/e –jornals/VNTU/2010-4/uk.htm УДК 621.643.8 А.О. Бедзір, асп.

ДОСЛІДЖЕННЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПОЛЯ СПРЯМОВАНОЇ ХВИЛІ

При розробці сучасних засобів ультразвукового неруйнівного контролю все більше уваги надається використанню нових методів. Одним із таких методів є контроль спрямованими хвилями. Важливим інформативним параметром даного методу є амплітуда відбитого імпульсу. За її величиною визначається розмір дефекту. При використанні цього методу необхідно знати діаграму направленості ультразвукового давача та розподіл ультразвукового поля в контрольованому зразку. Розрахунок розподілу поля за аналітичними залежностями є дуже трудомісткою задачею, тому було поставлено завдання провести експериментальні дослідження на зразках.

Ультразвуковим похилим давачем створювалась спрямована хвиля в зразку. Інший давач переміщувався в досліджуваній області по вузлах сітки з кроком 5 мм. За допомогою вторинного приладу фіксувалось значення амплітуди прийнятої хвилі, тривалості та часу приходу. Було проведено 3 експерименти, після чого результати усереднювались. Використовуючи значення амплітуди сигналу у вузлах сітки, було здійснено апроксимацію поліноміальними залежностями, для опису розподілу ультразвукового поля в металі зразка.

На рисунку 1 показано показано 3D графіки розподілу амплітуд перших двох мод спрямованої хвилі.

Якщо аналізувати більше мод, то можна побачити, що спочатку утворюються повздовжні і поперечні хвилі, які поширюються неоднорідно, що не дозволяє проводити контроль розмірів дефектів в цій зоні. На певній відстан від генерую чого давача, яка залежить від його типу, та фізико-механічних параметрів зразка починається формування спрямованої хвилі, поле стає однорідним, і може поширюватись на значну відстань. В цій зоні амплітуда становить близько 20% від максимальної і поширюється на значну відстань.

63

Рисунок 1 – Розподіл амплітуд ультразвукового поля перших двох мод спрямованої хвилі

Таким чином проведені дослідження ультразвукового поля первинного давача дають можливість підвищити точність визначення розміру дефектів. Це досягається за рахунок порівняння імпульсів від дефекту відбитих в різних точках ультразвукового поля від різних мод спрямованої хвилі. УДК 621.317 О.М. Васілевський, к.т.н., доц.

МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ МІЖПОВІРОЧНОГО ІНТЕРВАЛУ ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

Для практичних розрахунків пропонується використати спрощену методику визначення міжповірного інтервалу (МПІ), який розраховується за формулою:

tPQT MMМПІ lnt1ln , (1) де РМ(t) – метрологічна вірогідність безвідмовної роботи; QМ(t) – вірогідність метрологічної

відмови за час між повірками, що визначається за встановленими довідниковими значеннями. Якщо зазначені показники невідомі, то для орієнтовної оцінки можна скористатися

нормованими значеннями показників надійності, що вказані в технічних умовах на засіб вимірювальної техніки (ЗВТ).

В припущенні про симетричність закону розподілу похибок оцінити міжповірочний інтервал Т1 можна за формулою [1]

0)t(P

Н

0P

E1

МС

lnlntT

, (2)

де λР – коефіцієнт нормального розподілу, що відповідає ймовірності Р(t) або РМ(t); )t(PМС –

коефіцієнт нормального розподілу, що відповідає вірогідності метрологічної справності РМ.С.. Прийнявши припущення про те, що випадковий процес зміни в часі похибки ЗВТ полягає в

лінійній зміні середнього значення похибки (за сукупністю ЗВТ даного типу) при незмінному СКВ розподілу похибки σ оцінку МПІ Т2 можна визначити за ормулою ф

0)t(PН0PE2 МСtT . (3)

64

За знайденими МПІ Т1 і Т2 пропонується встановити первинний міжповірний інтервал ЗВТ прийнявши його рівним мінімальному значенню між значеннями Т1 і Т2, тобто

Т = min[Т1, Т2]. (4) Якщо вдається визначити, хоча б приблизно, середню долю q метрологічних відмов в

загальному потоці відмов ЗВТ даного типу, то можна також оцінити і середній час (середнє напрацювання) до першої метрологічної відмови Тср.м за формулою

)q1(TTq

1T в.cpв.cpм.cp , (5)

де Тср.в – середній час ЗВТ до першої раптової відмови (визначається структурним розрахунком надійності ЗВТ за даними про інтенсивність відмов його елеметрів). Якщо q невідомо, то приймають Тср.м = Тср.

На підставі матеріалів, наданих на випробування, визначають СКВ σ0 розподілу похибки градуювання ЗВТ при випуску з виробництва, межу ΔН допустимої похибки (нестабільності) ЗВТ, що пронормована в ТУ та межу ΔЕ допустимої похибки (нестабільності) ЗВТ в реальних умовах його експлуатації.

Для оцінки МПІ Т1 пропонується прийняти припущення про симетричність розподілу похибки ЗВТ відносно нуля і МПІ розрахувати за формулою [1]

635.0lnlnTT0

Н

0P

Eм.cp1

. (6)

Потім в припущені про лінійний випадковий процес оцінити МПІ Т2 за формулою Н0PEм.cp2 TT . (7)

Кінцевий МПІ визначаємо за формулою (4). Список літературних джерел: 1. Васілевський О. М. Нормування показників надійності технічних засобів : [навчальний

посібник] / О. М. Васілевський, В. О. Поджаренко. – Вінниця: ВНТУ, 2010. – 129 с. УДК 681.586 М.А. Філинюк, д.т.н., проф.; О.О. Лазарєв, к.т.н., доц.; Л.Б. Ліщинська, к.т.н, доц.; Я.С. Рожкова, студ.

ІНДУКТИВНИЙ ДАТЧИК БАГАТОЗНАЧНОЇ ІММІТАНСНОЇ ЛОГІКИ

Побудова автоматизованих систем контролю та управління на базі пристроїв іммітансної логіки [1] вимагає розробки відповідних первинних засобів збору інформації, що працюють в іммітансному базисі, в якому логічні стани визначаються не рівнями напруги чи струму, а характером іммітансу: активний опір R > 0 , R < 0, реактивний опір X > 0, X < 0, ємність С > 0, С < 0, індуктивність L > 0, L < 0. При цьому слід звернути увагу, що відповідний логічний рівень описується не кількісною величиною імітансного параметра, а лише його характером або знаком. Перевагою іммітансних систем є схемотехнічна простота, висока завадозахищенність та швидкодія [1]. Використання багатозначних логік, на відмінну від двозначної, має ряд переваг, таких як збільшення інформаційної ємності та обчислювальних можливостей, зменшення енергоспоживання та кількості з’єднувальних провідників.

На рис. 1,а зображена схема індуктивного датчика на польовому транзисторі, що може працювати в нечіткому багатозначному іммітансному базисі. Польовий транзистор VT1 працює як узагальнений перетворювач іммітансу, перетворюючи іммітанс первинного вимірювального перетворювача у певне значення іммітансу на виході. Індуктивність первинного вимірювального перетворювача Lx змінюється з наближенням металевих предметів. При цьому на виході одержимо іммітансне коло, що показане на рис. 1,б. При наближенні металевого предмету вихідній іммітанс змінюється по колу від значення, що відповідає найменшому значенню вхідної індуктивності L1 до значення, що відповідає найбільшому значенню вхідної індуктивності L2. З іммітасного кола видно,

65

що значення вихідного іммітансу датчика лежить в чотирьох квадрантах іммітасної площини, що можна розглядати як чотири іммітансні логічні рівні: 0, 1, 2, 3 (рис. 1,б). Інтерпретація логічних значень на виході датчика: «0» - відсутність металевого об’єкта поблизу датчика, «1» - металевий об’єкт далеко від датчика, «2» - металевий об’єкт близько, «3» - металевий об’єкт знаходиться впритул до датчика. Вихідне іммітансне коло можна поділити на вісім секторів, які можна розглядати як вісім логічних рівнів (рис. 1,в), що збільшить інформаційність сигналів та точність визначення положення металевого об’єкту відносно датчика.

а) б) в) Рис. 1. Схема індуктивного датчика (а), вихідне іммітансне коло 4-х значної логіки (б) та 8-ми значної логіки (в) Запропонований індуктивний датчик працює в іммітансному базисі, що спрощує його

узгодження з цифровими іммітансними схемами, а використання рівнів багатозначної логіки збільшує інформаційну ємність, що дозволяє проектувати схемотехнічно прості, швидкодіючі та енергое ої.

щинська Л. Б. // Інформаційні ехнології та комп’ютерна інженерія. – 2010. – 2(18). – С. 25–31.

ДК 621.376.

П.О.

О

о передаються, тому оц

мами реаліза

ра

фективні інформаційні пристрСписок літературних джерел: 1. Філинюк М. А. Імітансна логіка / М. А. Філинюк, Лі

т У

Гаврасієнко асп.; О.О. Дрючин, к.т.н.; В.П. Кофанов, к.т.н.

ЦІНКА КОРОТКОЧАСНОЇ НЕСТАБІЛЬНОСТІ ЧАСТОТИ ВЧ СИГНАЛІВ

Збільшення швидкості передачі даних в системах зв'язку обумовило застосування центральних частот до десятків гігагерц в системах цифрового зв'язку. В той же час нестабільність частоти нижче, ніж 10-9, веде до різкого зростання кількості помилок в пакетах, щ

інка такої нестабільності та керування рівнем помилок є актуальною задачею. Складність вимірювання короткочасної нестабільності пов'язана з технічними проблеції цифрових методів вимірювання нестабільності частоти на наносекундних інтервалах. Відомо, що при перетворенні частоти, фазова нестабільність переноситься на проміжну

частоту, тому при використанні відомих співвідношень між фазою і частотою гармонічного сигналу стає можливим визначення нестабільності частоти на інтервалах до четверті періоду. На рис. 1 представлено схему вимірювача короткочасної нестабільності частоти за допомогою непрямого методу роз хунку короткочасного зсуву фази сигналу. На вхід надходить високочастотний сигнал з частотою с , який поділяється на два канали: перший потрапляє безпосередньо до змішувача, який

виконує перенесення частоти сигналу на проміжну частоту, а інший спочатку надходить на фазообертач, а потім на другий змішувач. Для забезпечення однакових умов перенесення на проміжну частоту використовується один опорний генератор.

66

Рис. 1.

Фазообертач створюватиме необхідну затримку фази, що відповідає затримці сигналу на час /з зt с . За цей час зt може виникнути додаткова нестабільність фази у першому каналі на

величину с . Таким чином на виході змішувачів сформуються два сигнали проміжної частоти:

1 cosm с г г сU U t ;

2 cosm с г з гU U t .

Якщо використовувати зміну фази у другому каналі 90з , то на виході змішувачів

отримаємо ортогональні сигнали, що значно полегшує процес виявлення додаткової нестабільності фази с за час затримки зt . Дискримінатор фази повинен виявляти додаткову нестабільність

фази, яка виникає у досліджуваному сигналі. Далі відбувається розрахунок короткочасної нестабільності частоти, за допомогою непрямого методу вимірювання зміни фази за час затримки

/с tс з .

Змінюючи фазу затримки вхідного сигналу можна вимірювати нестабільність частоти на різних часових інтервалах. Таким чином є можливим вимірювання нестабільності частоти на інтервалах менше чверті періоду. Точність вимірювання короткочасної нестабільності можна збільшити за рахунок статистичних методів обробки вихідних результатів за допомогою варіації фазового зсуву фазообертача з .

УДК 321.20.05 Т.В. Гнесь, студ.

МІКРОПРОЦЕСОРНИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ ВОДИ У МОЛОЦІ

Стійлові доїльні установки мають найбільше розповсюдження на території України. На цих доїльних установках доїння відбувається шляхом послідовного підключення двох або трьох доїльних апаратів до вакуумпровода та тварин, які вишикувані у лінію. У лінії знаходиться 20-25 тварин, кожна лінія обслуговується одним доярем. У корівнику знаходиться від чотирьох до восьми ліній. Молоко від кожної тварини потрапляє в молокопровід, після чого стікає в дозатор, який знаходиться в кінці кожної лінії [1]. Після того як в дозаторі накопичується порція молока визначеного об’єму, спрацьовує зливний клапан і порція зливається в автоматичну мішалку. Заробітна плата доярам нараховується у відповідності з кількістю порцій молока, які сформував дозатор і які підраховуються спеціальним лічильником. У кожного дояра є ємність з водою, яка необхідна для підготовки тварин до доїння. Дуже часто трапляються випадки, коли дояр за допомогою доїльного апарата всмоктує цю воду в молокопровід з метою підвищення показників удою. Виявити ці випадки візуально дуже складно, тому як відрізнити водно-молочний розчин від чистого молока людське око не може. Така сама проблема виникає при закупівлі молока у дрібних приватних господарствах. Нечесні постачальники розбавляють молоко водою та здають його в приймальні пункти.

Розроблений мікропроцесорний пристрій призначений для оперативного виявлення наявності води у молоці, який може бути використаний на стійловому молокопроводі або на пунктах прийому молока у приватних осіб. Він уявляє собою пристрій на основі мікроконтролера з інтегрованим аналого-цифровим перетворювачем. У пристрої використовується оптичний датчик наявності води у

67

молоці, який уявляє собою трубку, в яку вмонтовано інфрачервоний світлодіод з довжиною хвилі інфрачервоного випромінювання 940 нм. Навпроти світлодіоду в цю саму трубку монтується інфрачервоний фотодіод, який входить до складу лінійного фотоприймача на операційному підсилювачі [3]. Датчик монтується в розріз труби молокопроводу після дозатора. Рівень вихідної напруги лінійного фотоприймача є функцією вмісту води у молоці. Ця напруга поступає на вхід аналого-цифрового перетворювача, за допомогою якого визначається її значення. Отримане значення порівнюється з нормою і у випадку наявності води формується світловий та звуковий сигнал.

На основі проведених експериментальних досліджень виявлено, що ступінь зменшення світлового потоку незначно залежить від таких факторів як жирність молока, вмісту білка, вмісту амінокислот, кількості соматичних клітин та інших параметрів сирого молока. Встановлено, що світловий потік, утворений інфрачервоним світлодіодом з вищевказаною довжиною хвилі, при проходження скрізь молоко зменшується за гіперболічним законом в залежності від відсоткового вмісту води у молоці, а наявність води є домінуючим фактором, який впливає на прозорість молока. Були визначені експериментальні залежності вихідної напруги фотоприймача на основі пари фотодіод-операційний підсилювач від вмісту води у молоці при різних значеннях струму світлодіода і відповідно світлового потоку [2].

Чим більше буде процентний вміст води у молоці, тим більше буде середнє значення вихідної напруги фотоприймача під час проходження порції молока від дозатора. При струмі Id = 40 mA світлодіоду, який використовувався у експериментальних дослідженнях, значення середньої вихідної напруги фотоприймача, яка відповідає 30 % вмісту молока, складає приблизно 400 мВ, а при 100% вмісті молока – 100 мВ. Розроблений датчик нечутливий до забруднення молочним каменем, тому як інфрачервоне випромінювання проходить крізь нього майже без втрат потужності.

Список літературних джерел: 1. Доїльна установка УДМ-200: паспорт, технічний опис і інструкція з експлуатації. –

Брацлав, 1985. – 165 с. 2. Математична модель фотоелектричного перетворювача площа-напруга на основі пари

фотодіод-операційний підсилювач: матеріали п’ятої міжнародної НТК «Контроль і управління у складних системах» 1999, Вінниця. Том 2 / Кулаков П.І. – с. 228 - 233.

3. Аксененко М.Д., Микроэлектронные фотоприемные устройства/ Аксененко М.Д., Бараночников М.Л., Смолин О.В.. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 208 с. УДК 621. 38 М.В. Деундяк, асп.

РАДІОВИМІРЮВАЛЬНИЙ ПРИЛАД ПОТУЖНОСТІ ОПТИЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ НА ОСНОВІ ОПТИКО-ЧАСТОТНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА З

ТРАНЗИСТОРНИХ СТРУКТУР

В телекомунікаціях, зв’язку, технологічних процесах часто виникає потреба вимірювання потужності оптичного випромінювання від об’єкта. Для задоволення цієї потреби запропоновано новий високочутливий та точний засіб (радіовимірювальний прилад) для перетворення оптичного випромінювання в частотний сигнал з подальшою його обробкою і виведенням на його екран. Ключові слова: стандарт IEEE 802.15.4, радіовимірювальний прилад, потужність оптичного випромінювання, оптико-частотний перетворювач.

Актуальність теми. Проблема створення системи уніфікованих радіовимірювальних приладів з оптимальними метрологічними характеристиками та вихідним сигналом, який можна перетворити у форму коду є актуальною. Мета роботи - підвищення чутливості, точності вимірювання потужності оптичного випромінювання за рахунок розробки радіовимірювального приладу потужності оптичного випромінювання на основі оптико-частотного перетворювача та безпровідної технології.

Бездротові мережі відрізняються більш гнучкою архітектурою, потребують менше затрат при їх установці та обслуговуванні, а також мають стандартні протоколи передачі даних, що забезпечує сумісність з іншими приладами. Радіовимірювальний прилад потужності оптичного випромінювання (рис. 1), на сучасному етапі, повинен бути реалізований на основі мікроконтролера та з використанням

68

стандарту IEEE 802.15.4. Основними частинами радіовимірювального приладу потужності оптичного випромінювання буде оптико-частотний перетворювач, що складається з піроелектричного чутливого елементу та частотного перетворювача, частотомір на основі мікроконтролера, перетворювач рівня для інтерфейсу RS-232, перетворювач інтерфейсу USB-RS232. Основне завдання мікроконтролера – підрахунок імпульсів з оптико-частотного перетворювача по команді ПК і передача їх по інтерфейсу RS232. Робоча частота мікроконтролера задається кварцовим резонатором 8 МГц. Для підключення мікроконтролера до ПК по послідовному інтерфейсу використовується спеціалізована схема на двох транзисторах. Для передачі даних використовується вбудований в мікроконтролер апаратний USART (універсальний синхронно-асинхронний приймач-передавач). Також в радіовимірювальному приладі для вимірювання потужності оптичного випромінювання використано передавач і приймач стандарту ІЕЕЕ 802.15.4 на частоті 2,4 ГГц за допомогою яких сигнал передається по радіоканалу і приймається в іншій частині простору.

Рисунок 1 – Радіовимірювальний прилад потужно

оптичного випромінювання Рисунок 2 – Екран радіовимірювального приладу потужності оптичного випромінювання

Спроектовано радіовимірювальний прилад потужності оптичного випромінювання, що

відрізняється більшою чутливістю і точністю в порівнянні з існуючими. Канали розробленого радіовимірювального приладу передають інформацію інтерфейсу IEEE 802.15.4, що дозволяє проводити вимірювання одночасно в різних точках простору і отримувати дані на дисплеї персонального комп’ютера зі збереженням у файл. Радіовимірювальний прилад дозволяє здійснювати передачу інформативного сигналу на відстань, що усуває похибку оператора при вимірюваннях.

Список літературних джерел: 1.Бараш Л. Многообразие стандартов беспроводных технологий, Компьютерное обозрение. 2003.

10 (379). 3.Стандарты и технологии (беспроводные системы), Электронные компоненты. 2003. 5. С. 79-

83. УДК 621.398 В.М. Кичак д.т.н., проф., Н.В. Трухачова асп.

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ МЕТОДУ КОМПЕНСАЦІЇ ФАЗОВОЇ НЕСТАБІЛЬНОСТІ ДЛЯ ОЦІНЮВАННЯ ФАЗОВИХ ФЛУКТУАЦІЙ УВЧ

СИГНАЛІВ

Розглянемо структуру пристрою, що реалізує метод вимірювання різниці фаз сигналу, що досліджується та опорного, який формується із досліджуваного шляхом використання компенсатора фазової нестабільності та являє собою цифровий блок затримки коду миттєвої різниці фаз на заданий інтервал та обчислювач середньоквадратичного значення структурної функції нестабільності фази.

Зобразимо елементи системи компенсації фазової нестабільності у вигляді типових динамічних ланок.

Враховуючи, що ФН НВЧ пристроїв, які досліджуються, не перевищує 100, фазовий детектор з синусоїдальною характеристикою можна апроксимувати відрізком прямої лінії та подати у вигляді віднімаючого вузла та інерційного вузла з передатною функцією

(1)

де α1 – коефіцієнт передачі, Т1 – постійна часу.

69

Передатна характеристика ФНЧ з N ланками має вигляд (2)

де α2 – коефіцієнт передачі, Т21, Т22, …, – постійні часу.

Передатна характеристика ФНЧ з трьома ланками має вигляд (2)

де α2 – коефіцієнт передачі, Т21, Т22, Т23 – постійні часу. Передатну характеристику ФМ з електрично керованою ємністю можна записати у

вигляді (3)

де α3 – коефіцієнт передачі, Т3 – постійна часу. Передатну функцію лінії затримки можна розрахувати за виразом

(4)

де τз – час затримки. Передатну характеристику розглянутої на рисунку 1 динамічної системи можна

подати у вигляді добутку передатних характеристик складових ланок.

(5)

Тоді передатну функцію замкнутої системи компенсації ФН можна записати так: .

Використовуючи відому апроксимацію функції і виконавши алгебраїчні перетворення отримаємо вираз для передатної функції у вигляді

де ,

,

,

.

Таким чином отримано вираз для розрахунку передатної характеристики пристрою компенсації фазової нестабільності, для N ланок фільтру, який в ньому використовується. УДК 621.391 В.М. Кичак, д.т.н, проф.; В.С. Бєлов; А.С. Бєлов, здоб.; Б.С. Савчук, студ.

ВИМІРЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ФАЗОМАНІПУЛЬОВАНИХ СИГНАЛІВ ПРИ ЧАСТОТНОМУ МУЛЬТИПЛЕКСУВАННІ

В системах зв’язку з гаусовою моделюю розповсюдження якісні характеристики каналу визначаються із співвідношенням сигнал/шум, проте для широкосмугових цифрових систем з багатьма підносійними доцільно як показник якості сигналу застосувати нормоване значення енергії що припадає на 1 біт інформації Еb , а як показник шуму – спектральну щільність потужності шуму по ширині частотної смуги каналу передачі N [1]. 0

Кількісно дані співвідношення можна записати так:

bb TSE , де S – потужність сигналу, Tb – час передачі одного біта інформації

WNN 0 ,

70

де N –спектральна щільність потужності шуму, W– ширина смуги пропускання каналу зв’язку При цьому співвідношення сигнал/шум, отримане для гаусового канала буде наступним

WN

WNN0

Враховуючи, що час

CS

TSE bbb

.

Tb=1/Сb, де Сb – бітова швидкість в цифровому каналі, вираз можна записати наступним чином:

bCN

WNN0

З цього виразу видно безпосередню залежність с

b WSRSE .

піввідношення S/N від параметрів ширини смуги п

лу 200 Гц. Спектральний аналіз сформованого сигналу (рис.1) дозволяє виміряти частоти несучих.

ропускання та бітової швидкості в каналі зв’язку. Для вимірювання параметрів сигналу при частотному мультиплексуванні генерується

випадковий сигнал з ФМн-2. Мультиплексування відбувається в межах 24 підносійних з використанням непарних підносійних починаючи з першої, крок формування підносійних 100 Гц, крок утворення мультиплексованого сигна

Рис. 1. Аналіз спектру сформованого сигналу з мультиплексуванням на основі ФМн-2

Часове представлення спектру отриманого сигналу (рис.2) показує на рівномірне заповнення інформаційних піднесучих модулюючим сигналом, тому для аналізу параметрів обирається частина інтервалу існування отриманого сигналу (рис.3).

Рис. 2. Часове представлення спектр

Рис. 3. Частин лу існування Рис. 4. Отримані значення фазових сузірь

ки та вид модуля каналу зв’язку з частотним мультиплексуванням.

в // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процессах. 2012. - 1. – С. 121 - 124.

ДК 681.3.07

І.С

УД У Р

н

у сформованого сигналу сигналу Таким чином можна суттєво зменшити час обрахунку результатів для аналізу сигналів при

частотному мультиплексуванні. Зокрема, для мультиплексованого сигналу з ФМн-2 несучими отримані фазові сузір’я, за якими можна робити висновки про характер розподілу помил

а інтерва

ції піднесучих сигналу в смузі Список літературних джерел: 1. В.М. Кичак. Визначення бітових спотворень в каналах з прямою корекцією помилок / В.М.

Кичак, В.С. Бєлов, А.С. Бєло– У

. Кісіль, д.т.н, проф.; Ю.М. Кучірка, асп.

ОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДИКИ ВИМІРЮВАННЯ ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГОЗЧИНІВ ПАР МЕТОДОМ МАКСИМАЛЬНОГО ТИСКУ У БУЛЬБАШЦІ

Вимірювання та контроль поверхневого атягу (ПН) розчинів поверхнево-активних речовин (ПАР) при видобутку нафти, екологічному контролі стічних вод та водних ресурсів, які використовуються при видобуванні сланцевого газу, виробництві розчинів ПАР, а також при

71

дослідж

та визначити різницю тисків при двох рі

я цього у до.

и

енні біологічних рідин людини мають гостру потребу в розробленні достовірних методик вимірювання ПН та виробництві на їх основі надійних вимірювальних приладів.

Існуючі методики вимірювання ПН методом максимального тиску (МТБ) базуються на використанні одного капіляру із певним радіусом або двох вимірювальних капілярів з різними радіусами. Методика на базі одного капіляру передбачає точне встановлення глибини занурення капіляру у досліджувану рідину за допомогою прецензійної механічної чи пневматичної системи. Наявність таких рухомих систем точність роботи котрих прямо впливає на результат вимірювання ПН знижує точність вимірювання ПН при тривалій експлуатації приладу. Використання при вимірюванні ПН двох капілярів з різними радіусами на однаковій глибині занурення дозволяє усунути необхідність в згаданих прецензійних системах, однак навіть одинакові частота бульбашок чи час життя поверхні меніску не гарантує умови ідентичності динамічного поверхневого натягу (ДПН) для капілярів різного радіусу [1]. В обох методиках також необхідно попередньо вимірювяти густину розчину ПАР. Густину рідини можна не виміряти, якщо один із капілярів зробити рухомим або обидва капіляри одночасно занурювати на дві різні глибини

зних положеннях. Проте такий підхід все ж потребує прецензійної рухомої системи занурення капілярів на певну глибину, що нівелює переваги такого підходу.

В противагу описаним розроблена методика для вимірювання ПН, яка базується на трьох нерухомих капілярах, яка не потребує попереднього вимірювання густини розчину ПАР та прецензійної системи занурення капілярів на певну глибину [2]. В методиці [2] одержуються криві залежності максимального тиску від часу життя меніску від мінімального значенн час моменту встановлення рівноваги тиску для кожного з трьох капілярів Момент рівноважного максимального т ску встановлюється при досягненні мінімального співвідношення t/Pm , де mP

- зміна величини кривої максимального тиску за зміну часу життя меніску t . Отримані рівноважні значення тиску mP для кожного з капілярів застосовуються для визначення рівноважного ПН згідно

[3]. За відомими рівноважним ПН та mP для кожного з трьох капілярів озраховуються глибина занурення капілярів (або рівень рідини відноПАР. Н

рілярівсно нерухомо закріплених кап ) та

адіу

иття меніску з урахуваннях їх впливу до величини ПН від ефективного часу адсорбції, щоб порівню за методом МТБ з іншими методами визначення ПН розчинів

ка Ю.М. Удосконалена методика і прилад для вимірювання

3. Кісіль І.С. Визначення поверхневого натягу рідин на основі виміряного максимального иску в газовому меніску // Методи та прилади контролю якості, 1.- 1997.- С.50-55.

густина розчину а їх основі розраховуються криві ПН від часу життя меніску (t) для трьох капілярів з

різними р сами та глибиною занурення. Отримані результати вимірювання розчинів ПАР показали, що криві ПН від часу життя

меніску (t)σ для капілярів з різними радіусами є дещо відмінними у короткочасовому діапазоні та «сходяться» при наближенні до рівноважного ПН. Дане явище пов’язане з впливом динамічних ефектів, в’язкості рідини та різною площею меніска в процесі формування бульбашки для капілярів з різними радіусами. Розроблена математична модель, методика та пристрій на її основі [2] дозволяють отримати геометричні параметри меніска в момент МТБ, в т.ч. його площу та об’єм, щоб в подальшому дослідити вплив вказаних факторів на ПН та перерахувати криву виміряного ПН від часу ж

вати результати вимірюванняПАР.

Список літературних джерел: 1. V.B. Fainerman, V.D. Mys, A.V. Makievski, R. Miller, J. Colloid Interface Sci. 304 (2006) 222. 2. Кісіль І.С., Кулиняк А.В., Кучір

поверхневого натягу рідин методом максимального тиску в газовій бульбашці // Методи та прилади контролю якості, 17. - 2006. - С.47-52.

т

72

УДК 621.317 Г.Н. Ковшов, д.т.н., проф.; А.А. Лукашук, асп.; О.В. Фадеева, асп.

МАГНИТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА ОСНОВЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК

Высокие требования к управлению и контролю наклонно-направленного бурения скважин, приводят к повышению продуктивности скважин, к уменьшению влияния бурения на рельеф и экологию, к минимизации затрат на создание новых буровых площадок. При этом контроль наклонно-направленного бурения дает возможность добычи нефти и газа из трудноизвлекаемых месторождений, восстановления скважин старого фонда и вскрытия пластов, которые падают под крутым углом и т. д.

Для повышения эффективности наклонно-направленного бурения, одной из важнейших задач являться повышение то ности измерения. В процессе бурения управление направлением проектного профиля скважины, о заданной траектории ез отклонения забоя т заданного курса, дает возможность контролировать забой скваж

чп б о

ины и обеспечивает попадание в заданную точку

льных первичных

ных первичных преобразователей обладают рядом

]. рвичных

помехами

струкций магнит на базе магнитных плёнок.

ные межвитковой емкостью и индуктивностью;

нескольких МГц;

иков:

2. Афанасьев Ю.В. Феррозондовые приборы. [Текст] – Л.: Энергоатомиздат. Л.: Энергия. енингр. отд-ние, 1986. – 188 с. – Библиогр.: с. 180-185. – 3900 экз.

тов А.М. Исследование датчика магнитного поля на основе связанных полоскових езонаторов [Текст] // Известия ВУЗов. Физика. – Томск: ТГУ, 2010. – 9/2. – С.262-264. –

4 поисковы РГРТУ, 2007. – 2

продуктивного пласта. Для получения точной, достоверной и оперативной информации о траектории ствола скважины, используют инклинометры на основе акселерометров и магниточувствите

преобразователях. Получаемая информация от первичных преобразователей характеризуется тремя углами – визирным, зенитным и азимутом [1].

Инклинометры на основе магниточувствительпреимуществ: обширным диапазоном измеряемых параметров, виброустойчивостью,

удароустойчивостью, работоспособностью в широком диапазоне температуры, простотой конструкций и сравнительной дешевизной.

К магниточувствительным первичным преобразователям относятся магнитные стрелки, датчики Холла, магнетосопротивления, тонкопленочные магниторезисторы и феррозонды [2

В инклиномерии скважин, чаще всего в качестве магниточувствительных пепреобразователей используют феррозонды, которые измеряют изменение внешнего магнитного поля, а именно величину, направление или его компоненты.

Феррозонды имеют ограниченную рабочую полосу пропускания (несколько килогерц), низкую чувствительность и точность, обусловленную низким сопротивлением ивызванными сложными конструкциями с обмотками [3, 4].

Для устранения недостатков предложено изучения и разработку новых коночувствительных преобразователей Разработанная конструкция феррозонда на основе тонких пленок, которая позволит: повысить точность измерений, которая обусловленная отсутствие катушек из

микропроволоки, создающих помех вызван повысить чувствительность, за счет подачи на обмотку возбуждения от генератора

переменного тока, импульсов с высокой частотой питания от долей до упростить конструкции и уменьшить габаритные размерами, за счет обусловленную заменой

катушек из микропроволоки на обмотки, выполненных из тонких цилиндрических пленок. Список литературных источн1. Ковшов Г. Н. Приборы контроля пространственной ориентации скважин при бурении

[Текст] / Г. Н. Ковшов, Г. Ю. Коловертнов – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. – 228 с. : ил. – Библиогр.: с. 219–228. – 500 экз. – ISBN 5-7831-0416-7.

Л3.Сержан

рБиблиогр.: с. 264 – ISSN 0021-3411.

.Скороплетов П.В. Применение дифференциального феррозонда в магниточувствительныхх приборах [Текст] / П.В. Скороплетов, А.Я. Клочков // Вестник РГРТУ. – Рязань:

2. – С. 38-41 – Библиогр.: с. 41 – ISSN 1995-4565.

73

УДК 658.011.56 В.О. Кондратець, к.т.н., проф.; А.М. Мацуй, к.т.н.

ТЕОРЕТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ЗБУРЕНЬ НА ПОКАЗАННЯ ВІДКРИТОГО ЗНИЗУ ГІДРОСТАТИЧНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА

В Україні більшість добутих залізних руд збагачують, піддаючи поступовому їх подрібненню. Міцні руди на початкових стадіях подрібнюють у кульовому млині, який працює у замкнутому циклі з двосп кту потребує у конкретних технологічних умовах підтримання певного значення співвідношення руда/вода у кульово виконується в наслідок відсутності такого засобу контролю публікації

ка

с а

іральним механічним класифікатором. Подрібнення мокрого піскового проду

му млині, що не . Авторами даної запропонований підхід ідентифікації співвідношення руда/вода у приймальному пристрої

завит ового живильника, за рівнем та тиском пульпи, для реалізації якого необхідно використати відкритий знизу гідростатичний перетворювач. Недоліком такого перетворювача є з лежність показань від збурюючих впливів. Оскільки такі дослідження ніким не проводили я, виникл необхідність їх здійснити.

Отримана статична математична модель перетворювача має наступний вигляд

2РП , (1)

де РП - тиск повітря у перетворювачі (вихідна величина); Ра1, Ра2 – відповідно атмосферний тиск при заповненні перетворювача та вимірюванні; НП, НС – відпові

γgН4РРНHγgНHγgP Па12

а2СПСПa2

дно висота патрубка перетво с

й порожнині.

Р

нюватися пульпою при різних

овітря, що потрапляють у внутрішню порожнину чутливого елемента бо видаляються з неї шляхом розчинення у вимірюваному середовищі. Негативний вплив цих

снюється як при визначенні тиску пульпи, так і її рівня. При зміні температури авколишнього середовища додаткова помилка вимірювання рівня може зрости до 2%, об’єму

у – до 17%, густини пульпи – до 39%. Це не дозволяє безпосе для визначення рівня і тиску пул ав, що можливо забезпе

рювача та рівень пульпи; γ - гу тина пульпи; g - прискорення земного тяжіння. Гідростатичний перетворювач можливо використовувати для вимірювання як рівня, так і

тиску пульпи. При певних конструктивних параметрах тиск у перетворювачі лінійно залежить від рівня та тиску пульпи. Збурюючими впливами виступають густина пульпи γ, атмосферний тиск Ра, температура навколишнього середовища та об’єм повітря у внутрішні

В процесі моделювання встановлено, що відносна похибка визначення рівня пульпи за наднормальним тиском при технологічних змінах її густини може досягти 39%. Відносна помилка визначення тиску пульпи за тих же умов приймає найбільше значення 3,699%.

До залежності (1) входить атмосферний тиск а1, який мав місце при заповненні перетворювача, а враховуватися буде значення атмосферного тиску Ра2 у момент вимірювання. Приймаючи діапазон зміни атмосферного тиску у межах 700…820 мм рт.ст. і заповнення перетворювача при нижньому значенні діапазону, а вимірювання – при найбільшому значенні, знаходили відносну похибку вимірювання рівня, яка досягала 17,0%.

Крім того, відкритий знизу гідростатичний перетворювач може заповтемпературах навколишнього середовища, а вимірювання будуть здійснюватися при інших

температурах. Розглянутий вплив зміни температури може створювати помилку 1,65%. У пульпі, що заповнює приймальний пристрій завиткового живильника, знаходяться

бульбашки повітря. При попаданні їх у зону отвору первинного перетворювача вони будуть підніматись у стовпі пульпи, що знаходиться у його внутрішній порожнині, і приєднуватись до повітряного об’єму чутливого елемента, викривляючи початкові умови вимірювання. Збільшення об’єму повітря у перетворювачі на 30% приводить до виникнення помилки вимірювання рівня пульпи більше 3%. Такий же ефект виникає при розчиненні повітря у пульпі.

Таким чином, стан відкритого знизу гідростатичного перетворювача крім вимірюваної величини визначається густиною пульпи, атмосферним тиском, температурою навколишнього середовища та бульбашками пафакторів здійнповітря в перетворювачі – до 4%, атмосферного тиск

редньо використати відкритий знизу гідростатичний перетворювач ьпи в приймальному пристрої завиткового живильника. Аналіз показ

чити повну або часткову інваріантність відкритого знизу гідростатичного перетворювача до вказаних збурюючих впливів.

74

УДК 681.586 О.О. Лазарєв, к.т.н., доц.; Д.В. Бондарюк, студ.

ЄМНІСНИЙ НЕГАСЕНСОР З ЧАСТОТНИМ ВИХОДОМ

Сучасний стан розвитку автоматизованих систем контролю та управління різноманітними технологічними та фізичними процесами характеризується широким використанням первинних засобів збору та обробки інформації. При цьому сенсори входять до складу будь інформаційно-вимірю

в наслід загальновідомктного иженн

є о ійнимпідвищення чутливості підвищити точніст

вальної або керуючої системи і значною мірою визначають її метрологічні характеристики. Широке використання отримали частотні сенсори ок їх их переваг. Ємнісні сенсори використовуються для безконта виявлення набл я будь-якого об'єкта або зміни діелектричної постійної середовища та недор гими та над и [1]. Актуальною задачею є

ємнісних сенсорів, що дозволить розширити галузь їх використання та ь вимірювання фізичних величин. Одним із перспективних шляхів вирішення даної

задачі є використання С-негатронів – приладів, що мають від’ємне значення диференційної ємності[2].

На рис. 1, а показана еквівалентна схема автогенераторного ємнісного негасенсора. Частота

сигналу на виході визначається виразом 0 1 2f RC , де ( )xC C C

- сумарна ємність

первинного та С-негатрона ( )C , звідки ємнісного перетворювача xC відносна чутливість

x)(

xfCx CC

CS 0

. Наявність в схемі негатрона призводи чутливості та до

виникнення автогенерації. На рис. 1,б наведена схема ємнісного негасенсора на схемотехнічному С-негатроні на операційному підсилювача. Операційний підсилювач працює як перетворювач імпедансу та перетворює додатну ємність С1 у від’ємну ємність на вході схеми Свх. С2 – ємність первинного вимірювального перетворювача. На рис. 1,в показана часова діаграма сигналу на виході негасенсора.

С- ть до збільшення

+

R3

R2

R1

C2

C1

DA1

X1Cвх

б) в) Рисунок 1 – Еквівалентна схема ємнісного негасенсора (а), схема електрична принципова (б) та часова діаграма

сигналу на виході схеми (в), матриця негасенсорів (г) За результатами комп’ютерного моделювання та експериментальних досліджень частота

сигналу кГц до 160кГц при зміні ємності первинного вимірювального перетвонегатро

змірністю 3х3, що має 9 частотних хом відповідного аналізу частотних сигналів з матриці можна визначати форму об’єкта,

о наближається, швидкість та прискорення, напрям зміщення, тип матеріалу. При уру

об’єк .

1. Виглеб Г. Датчики: Пер - 196с.

на виході змінюється від 40рювача від 60пФ до 90пФ. Чутливість даного негасенсора до 10 разів більша за сенсор без С-на. Використання матриці таких негасенсорів дозволяє значно розширити галузь їх

використання. На рис. 1,г зображена матриця негасенсорів ровиходів. Шлящмікроелектронному виконанні матриці для систем «штучної шкіри» можна визначати текст

тів та силу притискання пружних тіл. Перевагою негасенсорів є до 10 разів більша чутливістьСписок літературних джерел:

. с нем. / Виглеб Г. - М.: Мир, 1989.2.Філинюк М.А. Аналіз чутливості електронних кіл з L-, C-негатронами / Філинюк М.А.,

Лазарєв О.О. // Вісник ЖІТІ. – Житомир, 2003. – 2. – С. 92-98.

75

УДК 621.38 Л.Б. Ліщинська, к.т.н., доц.; Р.Ю. Чехместрук студ.; М.А. Філинюк, д.т.н., проф.

АНАЛІЗ МЕТОДІВ ТА ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАННЯ ФІЗІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ МОДЕЛЕЙ ТРАНЗИСТОРІВ

Вимірювання параметрів для біполярної структури проводиться на низьких високих частот [1]. На НЧ та в лінійному режимі роботи транзистор описується як чотириполюсник чотирма незалежних параметрами , які повністю визначають його властивості при роботі в лінійному режимі. Параметри чотириполюсника можуть бути виміряні різними методами: графічним методом за статичними характеристиками; методом збільшень х струмів напру , а також методом

вання змінних струмів і напру малої амплітуди. Вимірювання араме рів транзисторів на високих частотах. Грунтуються на вимірюванні так званих «чотириполюсникових» параметрів транзистора, а також фізичних еквівалентних схем заміщення на основі аналізу фізичних процесів при роботі транзистора. Третій спосіб базується на визначенні робочих параметрів транзистора: підсилення по потужності, імпедансів, відповідноних умові уз

постійни і г вимірю г п т

годження і т. п. Підвищити точність

ь елементів еквівалентної схема тетрода[3] необхідно знати напруги

і характеристики можна розрахувати або безпосередньо

ином при заміні електродів тетрода: витоку стоком затвора 31 затвором З2.

Список літературних джерел: 1. Столярский Э. Измерение параметров транзисторов / Столярский Э. - М., Советское

6. 2. Дьяконов В. П. Однопереходные транзисторы и их аналоги. Теорияя и применение. / В. П.

3 аврілов – Вінниц

розрахунку можна шляхом використання способу визначення параметрів фізичної еквівалентної схеми біполярних транзисторів за результатами вимірювання його коефіцієнта Kms максимального стійкого підсилення[3].

Параметри одноперехідного транзистора ОПТ[2], можуть бути заміряні в схемі мультивібратора на одноперехідному транзисторі. Можліві два способи визначення усереднених параметрів. Перший з них полягає у вімірюванні малосигнальних параметрів з подальшим також їх усереднюванням Другий у вімірюванні вказаних параметрів на великому сигналі, при якому відбувається усереднювання в самому процесів вимірювання.

Для знаходження ВАХ і значен стік-витік і затвор - cтік кожного транзистора. Ці напруги є внутрішними, і їх не можна

безпосередньо виміряти або зафіксувати. Визначення режиму зміщення в системі з двох ПТШ пов’язане з численними ітераціями і вимагає використання машинних методів розрахунку. Тому становить інтерес графічне знаходження внутрішніх напружень по номограмі, побудованій виходячи з ВАХ кожного з складових тетрод ПТШ. Цвиміряти. При вимірюванні ВАХ ПТШ1 опір каналу ПТШ2 не повинен змінюватися. Статичні характеристики ПТШ2 знімаються аналогічним чі

радио, 197

Дьяконов - М.: СОЛОН-Пресс, 2008.- 240 с. . Філинюк М.А. Метрологічні основи негатроніки. Монографія. / М.А. Філинюк, Д.В. Гя: УНІВЕРСУМ – Вінниця, 2006. – 188 с.

УДК 681 С.І. Мельничук, к.т.н., доц.; І.З. Мануляк, асист.

ЦИФРОВІ РЕЄСТРАТОРИ МАГНІТНОГО ВТРУЧАННЯ ПЕРВИННИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ОБ’ЄМУ ГАЗУ АБО ВОДИ

Оснащення первинних перетворювачів об’єму компонентами реєстрації магнітного поля є однією з актуальних задач, що зумовлена появою у продажу відносно дешевих потужних неодимових магнітів, які здатні порушувати функціонування практично усіх складових частин згаданих пристроїв, зокрема підшипників, металічних зубчатих коліс, перетворювачів типу сухий контакт (геркони) і навіть на рухомі деталі алюмінієвого сплаву, при обертанні яких виникають струми Фуко і, як наслідок, гальмівні зусилля.

76

Традиційно перетворювачі об’єму газу оснащені технологічними отворами для відбору тиску та встановлення термометра, лічильним механізмом, а також датчиком імпульсів низької частоти. Основним недоліком таких засобів є незахищеність від несанкціонованого магнітного втручання з напрямку бокових сторін, де знаходяться ротори, а також з його протилежного торця, на якому розташовані синхронізуючі зубчасті колеса. Цього недоліку позбавлені роторні перетворювачі, що додатково оснащені контрольним магніточутливим датчиком. Проте такий перетворювач потребує підключення магніточутливого датчика до додаткового обладнання (коректора газу), без якого реєстрація магнітного пливу неможлива. Найбільш прийнятним рішенням в такій ситуаці є реалізація окремих пристроїв – реєстраторів магнітного поля для промислових засобів вимірювальної техніки. Слід зауважити, що сенсорами в уже існуючих реєстраторах є магніточутливі елементи (найчастіше геркони), що розміщені у гнучкій трубці, які під’єднано до електро

в ї

нного блоку, що має автономне живлення і пам’ять для запису у архів сигналів про несанкціоновану магнітну дію на лічильник. Основним недоліком таких пристроїв є значні габаритні розміри, неприйнятна вартість та складність конструкції. Одним з варіантів вирішення описаних проблем є використання цифрових засобів, які відповідають сучасному рівню мініатюризації. Розроблений реєстратор магнітного поля для лічильників газу або води забезпечує автономну індикацію магнітного втручання на перетворювач без підключення додаткового обладнання. Реєстратор містить корпус 1, виготовлений з діамагнітного матеріалу, у якому розміщені плата електронного блоку 2 з автономним живленням 3, магніточутливі елементи 4, світловий індикатор 5 і мікроконтролер 6 (рис. 1,а).

б) а) Рисунок 1 – Структурна схема (а) та зовнішній вигляд діючого макету реєстратора (б)

Особливістю розробленого пристрою є те, що магніточутливі елементи розміщені у корпусі реєстра

у двох режимах з візуально відмінн

відповел:

1. Патент на корисну модель 68847 Україна, МПК(2012.01) G01F 15/0. Реєстратор агнітного поля для лічильників газу або води / Руденко М.В., Хохряков В.В., Мельничук С. І.

). – заявка u 2011 12300; заявл. 20.10.2011; опубл. 10.04.2012, Бюл. 7. тчики газа ротационные RVG (G16-G250). Руководство по эксплуатации ЛГТИ.407273

Эльстер Продукцион ГмбХ”, ООО “ПКФ Теплогаз-Центр”. 2. Технічний опис реєстратора на сайті виробника ий ресурс]. Режим доступу до журналу:

http

В.О. Яцук, д.т.н., проф.

ехнологічних процесах. Саме тому проблема побудови високоточних вимірювачів різниці температур в наш час є дуже актуальною. В

тора, на зовнішній стороні корпуса розташований світловий індикатор, мікроконтролер при надходженні сигналу від магніточутливих елементів засвічує індикатор

ою частотою пульсації, що попереджає і фіксує перевищення допустимого часового інтервалу впливу магнітного поля ідно.

Список літературних джер

м(Україна

2. СчеЭ: Фирма “Р

3. Реєстратор магнітного поля серії ВЕГА-Р– СП “Радмиртех”, м. Харків. [Електронн

://radmirtech.com.ua/rmp.html.

УДК 536.31 Т.М. Олеськів, асп.;

ВИМІРЮВАННЯ РІЗНИЦІ ТЕМПЕРАТУР НА ОСНОВІ КОМПЕНСАЦІЙНОГО МЕТОДУ ВИМІРЮВАННЯ ОПОРУ

В умовах сьогодення вимірювання різниці температур відіграє доволі суттєве значення під час випробувань і перевірки температурних каналів у багатьох т

77

більшо

Проведений аналіз показує, що найкращі чутливі елементи для вимірювання різниці температур – це платинові термоперетворювачі опору. Однак при підключенні їх до вимірювального кола виникає ряд похибок: похибка через вплив залишкових параметрів з’єднувальних дротів; методична похибка, зумовлена нагрівом сенсора вимірювальним струмом; складова похибки від неточності задання та нестабільності вимірювального струму [1].

Враховуючи вищесказане, пропонується зреалізувати вимірювач різниці температур на основі компенсаційного методу побудови цифрових омметрів [2] (рис. 1).

сті випадків межі допустимої похибки вимірювання різниці температур не повинні перевищувати ± 0,1 ºС.

Рис. 1. Структура вимірювача різниці температур на основі компенсаційного вимірювання опору

Вимірювання проводяться при різних значеннях вимірювального струму, який встановлюється подільником ПД. Математична модель функції перетворення такого вимірювача виглядатиме так:

μдK δ1RN Для визначення невідомих коефіцієнтів тракту перетворення є можливість проведення

автоматичного калібрування. Почергово замість термоперетворювачів

2ΣX21ΣX11211 1kRkRNN

.

під’єднується калібрувальний резисто рочується. В результаті отримаємо: р, інший канал при цьому зако

KKμд RNδ1R 12K11K1Σ 1NN1k

; KKμд RNδ1R

Таким чином використання компенсаційного методу для вимірювання різниці температур дає можливі

22K21K2Σ 1NN1k

.

сть забезпечити високу точність, інваріантність до впливу опорів ліній зв’язку, проведення имірювань при апріорно заданому значенні вимірювального струму.

Cписок літературних джерел: 1. Яцук В.О., Малачівський П.С. Методи підвищення точності вимірювань: Підручник. –

ництво “Бескид Біт”, 2008. – 368 с. к. В.О. Компенсаційний метод побудови цифрових омметрів // Вісник Національного

вимірювання та керування”. – 2001. – 420. –С.

в

Львів: Видав2. Яцу

університету "Львівська політехніка"; “Автоматика, 99-102.

78

УДК 621.38 O.В. Осадчук, д.т.н. проф.; Д.П. Дудник, асп.

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ОПТИКО-ЧАСТОТНОГО СЕНСОРУ КОНЦЕНТРАЦІЇ ГАЗУ

На сьогоднішній день широке поширення отримали сенсори, що використовуються для визначення хімічного складу газових сумішей. Вони використовуються для моніторингу умов навколишнього середовища та забруднення атмосфери, пошуку витіків на трубопроводах, контролю умов на робочих місцях та ін.. У більшості випадків при моніторингу умов на робочих місцях, або в інших досліджуваних умовах, концентрації заданих газів необхідно контрольвати на рівні гранично допустимих концентрацій та у випадку перевищення заданих норм приймати відповідні міри по нормалізації робочих умов [1]. Велика кількість сенсорів для визначення концентрації газів, що зараз знаходяться в обігу мають або високу собівартість, або низьку чутливість чи надійність. В даній роботі запропоновано динамічну математичну модель одного з ипів сенсорів, який дозволяє покращити ці показники.

т

Рис. 1 Еквівалентна схема оптико-частотного сенсору концентрації газу

На рис. 1 зображено еквівалентну схему оптико-частотного сенсора концентрації газу, в якому п відбу змінповног

Важливим етапом при дослідженні та розробці математичної моделі оптико-частотного енсора концентрації газу є дослідження його вольт-амперної характеристики, за допомогою якої бирається робоча точка приладу, на якій досягається оптимальна частота генерації та її стабільність.

ш оптимальний було обрано спосіб моделювання у часовому домені за допомогою етоду змінних стану. Цей метод дозволяє отримати систему рівнянь, кількість яких дорівнюватиме

ливість знайти зна

виході схеми буде синусоїдальний си ить від вихідного сигналу чутливого елемен

ри дії оптичного випромінювання на чутливий елемент вається а ємнісної складової о опору на електродах колектор-стік транзисторів, що викликає ефективну зміну частоти

коливального контуру.

со

Як найбільмпорядку кола, та всі вони матимуть перший порядок. Розв’язок цієї системи дає мож

чення напруги або струму в будь-який момент часу та у будь-якій точці кола. Розв’язки системи були отримані використовуючи середовище Maplе, вони показали, що на

гнал, частота якого залежту, що в свою чергу пропорційний концентрації газу. Список літературних джерел: 1. Мікроелектронні сенсори фізичних величин / [З.Ю. Готра, О.М. Мельник, В. Вуйцік, В.

Каліта, Є. Потецькі]. - Львів: Ліга-Прес, 2002. – 422 c.

79

УДК: 658.562.42 О.В. О . .

ЕНЬ НЕКРИСТАЛІЧНИХ

ів є дуже ак а комплексно

кропроцесорна система складається з двох основних частин: апаратна частина і спеціалізоване програмне забезпечення.

Апаратна частина забезпечує виконання наступних функцій: — інтерфейс вимірювальних приладів з комп’ютером; — керування процесом нагрівання печі, керування окремими вимірювальними засобами; — проведення вимірювання кривих ДТА (термограм). В даній установці ДТА в якості пірометричних перетворювачів для вимірювання

диференціальної та динамічної температур використовуються частотні вимірювальні перетворювачі на основі реактивних властивостей напівпровідникових структур з від’ємним опором (ВО). Використання частотних вимірювальних перетворювачів до олило проводити 1000 вимірювань температ основі транзисторних структур з ВО мають меншу систематичну похибку за термопарні перетво ити систематичну похибку визначення фазового перетворення некрис

у зображена на рис. 1. Вона містить іч 5, в якій розміщуються два тигля з досліджуваним 1 і еталонним 2 зразками, на які наведені

рювальні перетворювачі 3 і 4. Керування швидкістю нагрівання печі здійснюється ером через пристрій для нагрівання печі. При однаковій температурі двох зразків

до- і екзотермічних реакцій в досліджуваному з’являються піки, направлені в протилежні

сто

садчук, д.т.н., проф.; С.В. Барабан, асист ; Р.В. Криночкін, к т.н., ст. викл.

ЗАСІБ НЕРУЙНІВНОГО КОНТРОЛЮ ФАЗОВИХ ПЕРЕТВОР НАПІВПРОВІДНИКІВ

Задача розробки інформаційно-вимірювальних систем для вхідного контролю матеріалтуальною і водночас складною науково-практичною зад чею [1], яка потребує го

підходу – від реалізації апаратної частини (автоматизованого вимірювального обладнання) до розробки комплекту програм користувача та інтегрованої оболонки, що призначена для узгодження апаратної і програмної частин комплексу та керування ними. Наявність останньої особливо актуально для реалізації концепції відкритої інформаційної системи, що дозволяє оперативно реконфігурувати її в процесі експлуатації для забезпечення нових можливостей як за рахунок використання стандартного програмного забезпечення інших фірм, так і розробки власних програмних модулів. Крім того, такі системи повинні забезпечувати зручний інтерфейс для здійснення можливості роботи з ними персоналу, який не обов’язково володіє професійною підготовкою в галузі інформаційних технологій.

Прикладом практичної реалізації відносно недорогого автоматизованого вимірювального комплексу може слугувати розроблена мікропроцесорна вимірювальна система для неруйнівного контролю фазових перетворень некристалічних напівпровідників. В основі її роботи лежить принцип реєстрації термограм, отриманих з диференційно-термічного аналізу (ДТА). Дана система представляє собою установку для диференційно-термічного аналізу з під’єднанням до ПК.

Мі

звури за 1 секунду, що на порядок більше за аналог. Крім того, частотні перетворювачі на

рювачі, що дозволило зменшталічного напівпровідника на 0,7%. Розроблена установка для диференційно-термічного аналіз

пчастотні виміікроконтролм

вихідний сигнал буде рівний нулю, а при протіканні ензразку на термограмі при відповідних температурах

рони. Пристрій для

USB-частотомір на МК

ПК

Пристрій віднім ня частот

ан

нагрівання печі12

34

5

Рис. 1 – Структурна схема засобу для вхідного контролю фазових перетворень некристалічних напівпровідників

Список літературних джерел: 1. Горлов М. И. Входной контроль изделий электронной техники / М. И. Горлов, В.Т.

Грищенко. – Воронеж : Препринт АОО "Видеофон", 1993. – 71 с.

80

УДК 621.382 О.В. Осадчук, д.т.н., проф.; Я.О. Осадчук, студ.

РАДІОВИМІРЮВАЛЬНИЙ МІКРОЕЛЕКТРОННИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ ТИСКУ

Проблема створення системи уніфікованих твердотільних перетворювачів з високими метрологічними характеристиками і вихідним сигналом, перетвореним у форму коду з незначними похибками дуже актуальна. Одним із закономірних шляхів її вирішення можна по праву вважати використання реактивних властивостей напівпровідникових структур для побудови частотних первинних вимірювальних перетворювачів різних фізичних велечин, зокрема тиску [1].

Розроблений радіовимірювальний мікроелектронний перетворювач тиску. Схема перетворювача складається з МДН та біполярного транзисторів. Активна складова повного опору на електродах стік-колектор транзисторів VT1 і VT2 має від`ємне значення, а реактивна складова має ємнісний характер. Підключення зовнішньої індуктивності до електродів стік-колектор транзисторів VT1 і VT2 дозволяє створити генератор електричних коливань, частота генерації якого зале ить від зміни тиску (рис.1).

ж

Рис.1. Схема радіовимірювального мікроелектронного

перетворювача тиску

опір. З чутливим елементом на основі тензочутливих резисторів були я, що дали можливість отримати залежність частоти

ія перетворення має вигляд

У даному перетворювачі в якості чутливого елементу використаний напівпровідниковий сенсор тиску MPXA4115A. В такому сенсорі на мембрані розміщені тензочутливі резистори, під час дії тиску змінюється їхпроведені експериментальні дослідженнгенерацій перетворювача від зміни тиску.

Аналітичну залежність функції перетворення можна визначити на основі еквівалентної схеми пристрою. Функц

21 1 1 1 44 ( ( ) ( ))1 GD CEB B L C C R P R P

0 21 1 42 2 ( ( ) ( ) )GD CE

FL C R P R P C

, (1)

де 2 2 21 1 1 4 1 4- ( ( ) ( )) - ( ) ( )GD CE GD CEB L C C R P R P C C R P R P ,

1L - зовнішня пасивна індуктивність, CEC - прохідна ємність колектор-емітер VТ2, GDC -

ємність затвор-стік польового транзистора VT1. На снові експериментальних досліджень встановлено, що частота генерації змінювалась від

325 кГц до 825 кГц при зміні тиску від 550 мм.рт.ст. до 1050 мм.рт.ст. Чутливість перетворювача складає 1 кГц/мм.рт.ст.

о

Список літературних джерел: 1. Осадчук О.В. Мікроелектронні частотні перетворювачі на основі транзисторних структур з

від’ємним опором. –Вінниця: «Універсум-Вінниця», 2000. – 303 с.

81

УДК: 658.562.42 О.В. Осадчук, д.т.н., проф.; С.В. Барабан, асист.; А.Ю. Савицький, асп.

МЕТОД ВХІДНОГО КОНТРОЛЮ ФАЗОВИХ ПЕРЕХОДІВ ХАЛЬКОГЕНІДНИХ СКЛОПОДІБНИХ НАПІВПРОВІДНИКІВ

Вхідний контроль завжди відносився до числа першочергових заходів, які слугують для забезпечення необхідної якості готових виробів [1]. Проте в сучасних умовах необхідно змінювати сам підхід до реалізації вхідного контролю. Тепер вже недостатньо виконання простої відбраковки комплектуючих виробів за принципом «придатний – не придатний». Одним з ключових елементів організації вхідного контролю є ввімкнення в нього елементів діагностики, що дозволяють здійснювати контроль цілих партій виробів чи матеріалів в умовах промислового виробництва , а також ви

являти потенційно ненадійні вироби.

м є використання безконтактного диференційно-термічного аналізу. Завдяки

ваються до технічних

виду приладів. Суть методу полягає у встановленні ідентичності

го методу використовується диференційно-термічнетапи:

тичних характеристик в результаті

на

дного контролю фазових ереход дібних напівпровідників на основі безконтактного диференційно-ермічного аналізу, який відрізняється від існуючих новим алгоритмом проведення операції онтролю та засобом контролю, який реалізує даний алгоритм, що дозволило підвищити значення

нтролю до 0,97. Практична цінність роботи полягає в тому, що розроблено структурну схему та алгоритм

халькогенідних склоподібних напівпровідників

оплавко Ю. М. Фізичне матеріалознавство: Навч. Посібник / Ю. М. Поплавко, Л. П. Переве

», 2007. – 624 с.

Порівняльний аналіз існуючих методів вхідного контролю параметрів твердофазних систем показав, що для контролю фазових переходів халькогенідних склоподібних напівпровідників (ХСН) [2] найбільш доцільнинеруйнівному впливу на об’єкт контролю, високу точність та чутливість, а також можливість безперервного, безконтактного, експресного аналізу структурних параметрів ХСН безконтактний диференційно-термічний аналіз максимально відповідає вимогам, які висузасобів контролю структурних параметрів ХСН в технологічному процесі під час виробництва електронних приладів [3].

Метод ефективний при дослідженнях халькогенідних склоподібних напівпровідників для порівняльного аналізу молекулярної структури з ціллю оцінки ступеня придатності матеріалу для виробництва того чи іншого досліджуваних зразків із еталоним для встановлення придатності або непридатності партії некристалічних напівпровідників для промислового виробництва. Ідентифікація проводиться інструментальним шляхом. В якості інструментально

ий аналіз. Ідентифікація із застосуванням диференційно-термічного аналізу проводиться в два

- перший етап – отримання ідентифікаційних термоаналіпроведення випробувань з використанням статистичних методів обробки та обрахунку середніх величин і дисперсій;

- другий етап – встановлення ідентичності (рівності) досліджуваного зразка ідентифікатору основі пор дніх величин значимих характеристик диференційно-термічного аналізу з використанням статистичних критеріїв: Фішера (F), і t-критерію [4].

Наукова новизна роботи полягає в тому, що удосконалено метод вхі

івняння дисперсій і сере

пт

ів халькогенідних склопо

квірогідності ко

роботи засобу вхідного контролю фазових переходівна основі використання критеріїв: Фішера і t-критерію.

Список літературних джерел: 1. Горлов М. И. Входной контроль изделий электронной техники / М. И. Горлов, В.Т.

Грищенко. – Воронеж : Препринт АОО "Видеофон", 1993. – 71 с. 2. Борисова З.У. Халькогенидные полупроводниковые стекла. Л.: Изд—во ЛГУ. 1983. 344 с. 3. Прзєва, С. А. Воронов, Ю. І. Якименко. – К.: НТУУ «КПІ», 2007. – Ч. 2: Діелектрики. – 392 с.

ISBN 978-966-622-256-8 4. Дорожовець М. М. Опрацювання результатів вимірювання: навч. посіб. / М. М.

Дорожовець. – Львів: Вид-во нац. ун-ту «Львів. політехнікаISBN 978-966-553-640-6.

82

УДК 621.382 А.С. Радчук, студ.; В.С. Осадчук, д.т.н., проф.

МІКРОЕЛЕКТРОННИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ПЕРЕМІЩЕННЯ ОБ’ЄКТУ

Мікроелектронний пристрій для визначення переміщення об’єкту, використовується в галузях електронної техніки, мікроелектронної технології, сенсорної електроніки та вимірювальної техніки і може бути використаний як сенсор переміщення в різноманітних пристроях автоматичного керування.

В той же час пристрої такого типу здебільшого мають недостатню чутливість і низьку завадостійкість, що обмежує точність визначення переміщення об’єкту. Яка визначається станом і геометрією поверхні вимірювального об’єкта, а також відстанню між кінцями передавального волоконно-оптичного джгута та вимірювальним об’єктом.

Метою роботи є підвищення чутливості, яка значно збільшить точність визначення переміщення за рахунок введення частотного перетворення інформаційних сигналів.

На рисунку 1 представлена схема мікроелектронного пристрою для визначення переміщення об’єкту. Даний пристрій складається з таких елементів: 1 – джерело світла, 2 – передавальний волоконно-оптичний джгут, 3 - вимірювальний об’єкт, 4 – приймальний волоконно-оптичний джгут, 5 – частотний фотоперетворювач.

1

2

3

Вихід

4 V

5

R 1

R4

L

T1 R3

R* R 2VT2

C U

визначення переміщення об’єкту

йних сигналі

.

Рис. 1. Мікроелектронний пристрій для За рахунок удосконалення конструкції та введення частотного перетворення інформаців, а також зменшення габаритів пристрою, досягається можливість розширення діапазону

вимірів та підвищення точності визначення переміщення. Список літературних джерел: 1. Пат. Укр. 201015231 МПК G01B11/00 подач 17.12.2010 позитивне рішення на корисну

модель «Мікроелектронний оптичний пристрій для реєстрації процесу переміщення» / Кравченко Ю.С.; Радчук А.С.;

2. Осадчук О.В. Мікроелектронні частотні перетворювачі на основі транзисторних структур з від’ємним опором. – Вінниця: «УНІВЕРСУМ-Вінниця», 2000. – 303 с.

83

УДК 51

к тв чие от спутниковых

радионя

ения точности БИНС на длительном отрезке времени. Такие системы называются интегри

ться показания магнетометра по курсу и барометрического датчика высоты) для оценки шибок. Также наблюдатели состояния для интегрированных систем называются комплексными или омплементарными фильтрами. В основе алгоритмов наблюдателей состояния лежит модель ошибок, редставленная в виде динамической системы, которая отображает поведение процесса

бок с определенной степенью приближения. В целях исследования комплексных фильтров для интегрированной навигационной системы

риводят к различным процесса,

которая влия . При этом необходимо найти ко ее сложностью, т.к. усложн

9.876.5; 629.056.6 И.А. Ратайчук, асп.; В.И. Кортунов, д.т.н., проф.

МОДЕЛИ ОШИБОК БИНС ДЛЯ СИНТЕЗА КОМПЛЕКСНЫХ ФИЛЬТРОВ

Бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС) является одной из основных систем, используемых для решения навигационных задач в области авиации и морского транспорта, робототехники, а та же находит применение в биомеханике. Данная система является ав ономной системой навигации, не требующей дополнительных элементов, отли

авигационных систем (СРНС), на работу которых накладываются ограничения, обусловленные зоной видимости и количеством спутников. БИНС подвержена вли нию ошибок, которые вследствие особенностей ее работы накапливаются со временем. Это обуславливает ограничение на время работы системы и необходимость ее периодической коррекции. СРНС не имеет такого недостатка и может работать (в близких к идеальным условиях) неограниченно долго. Благодаря этим особенностям коррекция БИНС за счет СРНС является идеальным решением для увелич

рованными навигационными системами (в англоязычной литературе часто обозначаются “INS/GPS”). Эти системы начиная с 90-х годов получили широкое распространение и сейчас являются основными системами навигации для авиации, а за счет развития в области микроэлектромеханических систем получили распространение в мини и микро беспилотных летательных аппаратах (БпЛА).

Для осуществления коррекции БИНС необходимо оценить величину погрешностей датчиков – смещение гироскопов и акселерометров, которые и обуславливают “уход” показаний БИНС. Это осуществляется с помощью наблюдателя состояния (чаще всего для этого используется фильтр Калмана), который использует разности показаний БИНС и СРНС (дополнительно могут использоваокпформирования оши

были рассмотрены различные модели погрешностей БИНС, которые палгоритмам коррекции. Каждая из моделей характеризуется точностью отображения

ет на качество оценивания погрешностей, и сложностью реализациимпромисс между допустимой точностью модели и

ение алгоритмов фильтрации вынуждает использовать более дорогостоящую элементную базу.

Модели ошибок угла вертикали и углов крена, тангажа и курса были реализованы в среде моделирования Matlab. Проведено сравнение их показаний с показаниями разности возмущенной и идеальной БИНС. Как показало исследование двух моделей ошибок БИНС, более простая модель не отражает полностью поведение процесса формирования ошибок, т.к. учитывает только влияние инструментальных погрешностей, в то время как динамика ЛА также оказывает влияние на формирование ошибок. Использование такой модели для оценки величины ошибок приводит к некорректной работе наблюдателя состояния и неполной коррекции БИНС. Модель ошибок для углов крена, тангажа и курса более адекватно отражает процесс формирования ошибок и может быть применена в задаче редуцирования комплексных фильтров для коррекции БИНС без уменьшения точности.

84

УДК 681.2.53.082 З.М. Т

озованих капілярами чистих газових

о в

кетом паралельно з’єднаних капілярів та блока стабілізування тисків

ції компонентів у приготовлюваній суміші задають залученням капіляр змішувача сигналом з мікроконтролера на “ввімкнення-

ни тисків живлення ГДС на концентрацію компонентів суміші, а

огою ермостата.

Основними елементами запропонованої системи задання стабілізованих тисків живлення ГДС капіляри лінійного каскадного подільника із задавачами тиску на його вході та виході, а також

такої системи є можливість одночасного задання суттєво різних за наченням тисків (відрізняються порядками) і можливість одночасної пропорційної їх зміни, а також

дозуючих капілярів від витрати через них окремих кммікроконцентраціями – низькими, відносно великі і мікровитрати потоків

м й макроо

еплюх, д.т.н., проф.; І.В. Ділай, к.т.н., доц.; О.І. Ціцюра, студ.

СИНТЕЗ БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ ГАЗОВИХ СУМІШЕЙ З МІКРОКОНЦЕНТРАЦІЯМИ КОМПОНЕНТІВ

Постановка задачі. Газові суміші заданого складу знаходять широке застосування в техніці, в метрологічних та наукових цілях, а також в системах життєзабезпечення [1]. Однак проблема синтезу високоточних газових сумішей заданого складу залишається актуальною, в першу чергу, для тих сумішей, які містять багато компонентів (більше десятка) і з вмістом на рівні як макро- так і мікроконцентрацій.

Одними з найперспективніших засобів для приготування таких сумішей є газодинамічні синтезатори (ГДС), побудовані на основі змішування дкомпонентів [2].

Метою р боти є розроблення исокоточних пристроїв змішування для приготування складних газових сумішей з мікроконцентраціями компонентів.

Опис розробленого синтезатора. ГДС складається із двох основних блоків: змішувача потоків чистих компонентів, дозованих па

живлення дозуючих дроселів, побудованого на основі каскаду лінійних подільників тиску. Дозовані газові потоки з виходів капілярів усіх пакетів змішуються, а отримана газова суміш надходить до споживача. Концентра

ів у пакетах відповідних компонентіввимкнення” відповідного електромагнітного клапана на виході кожного капіляра пакету.

Для усунення впливу змітакож для уможливлення регулювання витрати продукованої суміші, всі капіляри змішувача мають лінійні витратні характеристики. Температура всіх елементів ГДС стабілізована за допомт

єповторювачі тиску. Перевагамиззначно менша залежність тисків на кінцяхомпонентів синтезованої суміші. Завдяки таким особливостям системи для компонентів з акроконцентраціями тиски на входах дозуючих капілярів є високими, а для компонентів з

що дає змогу одночасно формувати окремих компонентів. Крім того, це уможливлює застосування прийнятних за розмірами

скляних капілярних елементів (d = 0,06…0,5 мм; l = 5…150 мм) і уникнення надто великої кількості капілярів у пакетах для компонентів з макроконцентраціями.

Наочним прикладом потреби таких сумішей є перевірювальні газові суміші для хроматографів природного газу, які містять макроконцентрації метану, етану, азоту і мікроконцентрації кисню та вищих вуглеводнів. Похибки концентрацій компонентів малого вмісту традиційними методами складають десятки відсотків, що призводить до неадекватного калібрування хроматографа на такі компоненти.

Висновок. Розроблений синтезатор із живленням від каскадного подільника тиску є перспективни засобом приготування високоточних складних газових суміше як з - так і мікрок нцентраціями компонентів.

Список літературних джерел: 1. Четвертий міжнародний симпозіум з аналізу газів GAS 2007. 14-16 лютого 2007 р.

Роттердам. http://ukrcsm.kiev.ua/. 2. Ділай І.В., Теплюх З.М. Газодинамічний синтезатор для калібрування хроматографів на

природний газ // "Методи та прилади контролю якості", вип. 23, Ів.-Франківськ, 2009, с.49…54.

85

УДК 53.082.53: 675.92.027.64 С.О. Федин, А.В. Рудакова, к.т.н., доц.

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОЛИМЕРНОЙ ПЛЁНКИ

На современном этапе задачи контроля качества продукции играют важную роль в технологическом процессе. Зачастую контроль осуществляется выборочно. В производстве полимерной плёнки согласно ГОСТ 10354-82 контролю подвергается всего 1% от объёма выпущенной продукции, с большим запаздыванием от момента производства, не в реальном времени и только с цель разбраковки ]. При этом отсу ует возможность оперативного менения параметров настройки технологичес а системы автоматического контроля качества, которая позволяет выпущенной продукции и иденти

о

параме пару оптиче

ю [1 тств изкого процесса. Актуальна разработк

анализировать характеристикифицировать параметры полимерной плёнки в реальном времени. Такую систему можно

использовать для своевременного управления технологическим процессом с целью уменьшения брака.

Качество полимерной плёнки определяется соответствием (точностью) заданным значениям ширины рукава, толщины, отсутствием механических повреждений и дефект в, а также рядом механических характеристик. Проверка при контроле продукции заключается в проведении измерений вышеназванных характеристик с помощью различных инструментов и методов. Целесообразно для контроля качества полимерной продукции разработать информационно-измерительную систему, основанную на оптических методах.

Оптические методы позволяют осуществлять контроль таких параметров полимерной плёнки, как ш пускание, на основе которых можно корректироватьирина рукава, толщина, светопро

тры настройки технологического оборудования. Для этого можно использовать ский излучатель и приёмник. На рис. 1 изображена такая система: под номером 1 обозначена

жесткая кольцевая конструкция, 2 – пленочный рукав, 3 – подвижные оптические излучатель и риёмник. п

1

2

O

1

3

А - А

Δh

H

2

3

υ

A A

ω 1

2

3

а) б) в) Рис. 1 – Оптическая измерительная система

Путем сравнительного анализа мощности светового потока испускаемого излучателем,

мощности фиксируемых отраженных и преломленных световых потоков на приемнике и их отклонений, можно идентифицировать не только качественные характеристики материала, но и

вить отступление от оптимальных значений параметров технологического процесса.

Вращение оптического датчика вокруг пленочного рукава с постоянной скоростью дает возможность определения его диаметра (ширины). Выбор определенной скорости вращения позволяет для контроля параметров рукавной продукции осуществлять достоверный контроль качества. Целесообразно для перемещения измерительного устройства использовать электромагнитный подвес, а для передачи результатов измерений – беспроводную систему.

Список литературных источников: 1. Ким В.С. Теория и практика экструзии полимеров. – М.: Химия, КолосС, 2005. - 568с. 2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. В 5 т. Том IV. Оптика. 3-е изд., — М.: ФИЗМАТЛИТ,

2005. - 792 с.

оценивать вязкость (температуру) полимерной пленки в зоне измерения. Это позволяет выя

86

УДК 621.374 М.А. Філинюк, д.т.н., проф.; Л.Б. Ліщинська, к.т.н., доц.; Я.С. Рожкова, студ.

РОЗРОБКА РЕЗИСТИВНОГО ЧАСТОТНОГО ДАТЧИКА НА ОСНОВІ ДВОХПАРАМЕТРИЧНОГО УПІ

Одноперехідний транзистор (ОТ) отримав застосування в якості малопотужних ключів різних імпульсних пристроїв [1-3]. Наявність у нього в активному режимі коефіцієнта передачі по струму h21.0 > 1 визначає перспективність його використання в якості узагальненого перетворювача іммітансу (УПІ) [4].

При реалізації різних систем автоматики широке застосування знаходять резистивні первинні вимірювальні перетворювачі (ПВП), метою роботи є розробка та дослідження резистивного частотного датчика на основі двохпараметричного УПІ.

3. На рис. 1а наведено електричну принципову схему резистивного частотного датчика.

4. а)

с б)

на залежності частоти генерації f від величини R3 та R5 спостерігається

оти генерації в діапазоні частот 0,5 – 2,5 ГГц

тролю еханічних навантажень і т.ін.

тонкоплівковий варіант датчика температури на підкладинці розміром 20х15 мм,

якості ПВП термісторів Sck-101, забезпечує в діапазоні температур -30 - +90˚С середнє з

С1. .

– М.: Связь. . 2

У». – 2010. – 2. – С. 7

Ри . 1 – Електрична принципова схема резистивного частотного датчика на основі двохпараметричного УПІ (а) та його топологія (б)

Найбільша крутиз ген

при зміні їх опорів в діапазоні від 0 до 150 Ом. Виходячи з цього розроблено тонкоплівковий частотний датчик температури (рис. 1 б), у якого в якості резисторів R3 та R5 використані мініатюрні термістори типу Sck-101. Датчик забезпечує зміну частпри зміні температури в діапазоні -30 - +90˚С при середній чутливості 15 МГц/град.

Розроблена конструкція дозволяє шляхом використання в якості R3 та R5 фоторезисторів та тензорезисторів, реалізувати мініатюрні дистанційні датчики каламутності, задимлення, конм

ВисновкиРозроблений

при використанні вначення чутливості 15 МГц/град. писок літературних джерел: Ерофеева И. А. Импульсные устройства на однопереходном транзисторе / И. А. Ерофеева, 1974. – 72 с.

2. Двухбазовые диоды в автоматике / А. Е Ольсевич и др. – М : Энергия, 197 . – 67 с. 3. Стафаев, В. И. Теоретические и экспериментальные исследования двухбазового диода. / В.

И. Стафаев, А. П. Штагер– Рига: Знание, 1986. – 525 с. 4. Ліщинська Л. Б. Дослідження узагальненого перетворювача імітансу (УПІ) на базі

одноперехідного транзистора від параметрів його фізичної еквівалентної схеми / Л. Б. Ліщинська, М. В. Барабан, Я. С. Рожкова // Електронний журнал «Наукові праці ВНТ

87

УДК 62

ь різноманітних фізичних величин, наприклад, вологості, корозії, якщо відома залежні

л а о

часі параметрів синтезованого сигналу (форми, частоти

зпечуючи швидке переналаштування по частоті без розриву фази і викидів

т рів для придушення паразитних

гармон

адової, простотою програмної та апаратної реалізації, нечутливістю до впливу

и з

некратності періоду зондува у перетворення виникають додаткові похибки зумовлені перетік

цифрового опрацювання сигналів традиц

ля сигналів, період яких більш н ання цієї умови

адлишковості (двократне збільшення часу спостереження) або звуження астотного діапазону ЧАІ.

забезпечення належної спектральної чистоти зондувального сигналу і усу зі змі зондувального сигналу по ах декади спектрального складу

33. 3. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. – Спб.:Питер, 2006. – 751 с.

1.317.73

Ю.В. Хома, асп.

ЗАСТОСУВАННЯ ЗАСОБІВ ЦИФРОВОГО СИНТЕЗУ І ЦИФРОВОГО ОПРАЦЮВАННЯ СИГНАЛІВ В ІМПЕДАНСНІЙ СПЕКТРОСКОПІЇ

На сьогодні потреба вимірювання імпеданса виникає у найрізноманітніших сферах: хімії, медицині, екології, фізиці напівпровідників, матеріалознавстві. При цьому опосередковано здійснюється контрол

сть цієї величини від імпеданса. Оскільки реальні досліджувані об'єкти описуються переважно багатоелементними схемами заміщення, тому їх параметри можна визначити шляхом опрацювання резу ьтатів вимірювання складових імпеданс на ряді частот. Для реалізації ць го завдання використовують частотні аналізатори імпеданса (ЧАІ) [1].

При побудові ЧАІ високі вимоги ставляться до джерела зондувального сигналу. Перш за все воно повинно забезпечувати високу стабільність в

, амплітуди, фази) і можливість швидкого їх переналаштування із відповідним кроком. Цього вдається досягнути побудувавши джерело зондувального сигналу на засадах прямого цифрового синтезу (Direct Digital Synthesis – DDS). Амплітуда, частота та фаза сигналу, який формується на виході синтезатора DDS, можуть бути запрограмовані в будь-який момент часу з високою роздільчою здатністю. Синтезатори DDS можуть генерувати сигнали в широкому частотному діапазоні (від долей Герца до сотень МГц), забе

напруги [2]. Проте у спектрі сформованого DDS-синтезатором синусоїдального сигналу, крім основної,

міститься низка паразитних гармонік, наявність яких є вкрай небажаною, оскільки досліджуваний об’єкт зазвичай подає ься багатоелементною схемою заміщення, відтак реагуватиме на полігармонічний сигнал. Застосування у вимірювальному тракті фільт

ік є проблематичним, через неконтрольовані фазові зсуви. Тому потрібно ретельно добирати параметри DDS-синтезатора і вимірювальної схеми.

Квадратурне розділення вимірюваного сигналу (виділення активної та реактивної складової) доцільно проводити у цифровому вигляді за алгоритмом одночастотного перетворення Фур’є (ОПФ) [3]. Такий підхід характеризується низкою переваг, зокрема можливістю одночасного виділення активної та реактивної скл

сталої складової та завад не кратних частоті зондувального сигналу, усереднення впливу шумів за період вимірювання.

Проте при виділенні акт вної та реактивної складових імпеданса а алгоритмом ОПФ слід очікувати на дестабілізуючий вплив паразитних гармонік, що містяться не лише у вимірювальному, але і в складі опорних ортогональних сигналів. Крім того, у випадку

льного сигналу та інтерваланням спектра, значення яких становить десятки відсотків [2]. Для зменшення похибок від перетікання спектра у техніціійно застосовують згладжувальні вікна [3]. Для прикладу при застосуванні вікна Блекмена-

Харріса, похибка від перетікання стрімко маліє із ростом частоти і вже діж вдвічі менший за час перетворення, її значення не перевищує 0,1 %. Викон

вимагає введення часової нч

Крім того, з метоюнення умов перетікання спектра при побудові ЧАІ доцільно використовувати DDS-синтезатори нною тактовою частотою. Такий підхід забезпечує рівномірний крок переналаштування

частоті в межах декади, а також сталість в межзондувального сигналу, що полегшує процедуру коригування похибок. Список літературних джерел: 1. Вимірювачі CLR з перетворенням «імітанс-напруга»: монографія / Є.В. Походило, В.В.

Хома. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2011. – 292 с. 2. Хома Ю.В. Перспективи застосування прямого цифрового синтезу в частотних аналізаторах

імпедансу // Вісник НУ “Львівська політехніка”. – 2010. – .665. – с. 27-

88

УДК 00

А.С. Ш

трового диапазона.

рювачів на поверх

нал і вимірюючи інформативні параметри сигналу на виході можна ) геометричні параметри перетворювача перед кожним сеансом калібру м

о високочастотний спектроаналізатор.

мірою. ДЛЗ виготовлено на матеріалі іобат літію, який має коефіцієнт теплового лінійного розширення приблизно 210-6К-1 за віссю иметрії та 1510-6К-1 перпендикулярно їй, що є не суттєво гіршим ніж у кремнієвих мір.

Висновок. Запропоновано метод калібрування РЕМ та лінійна міра, які дозволять зменшити при калібруванні РЕМ за рахунок підвищення точності визначення

інійних розмірів елементів міри.

0.0 n Microelectronics. – 2002. – Vol. 31, No.

6.91:621.385.833.28

антир, асп.

ЛІНІЙНА МІРА НАНОМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНУ НА БАЗІ ПЕРЕТВОРЮВАЧА ПОВЕРХНЕВИХ АКУСТИЧНИХ ХВИЛЬ

Анотація. Проведено аналіз лінійних мір нанометрового діапазону. Запропоновано метод калібрування растрових електронних мікроскопів та лінійна міра нанометрового діапазону.

Аннотация. Выполнен анализ линейных мер нанометрового диапазона. Предложен метод калибровки растровых электронных микроскопов и линейная мера наноме

Abstract. Performed analysis of linear measures for nanometer range. Proposed calibration method for scanning electrone microscopes and linear measure for nanometer range.

Ключові слова: растровий електронний мікроскоп, наноскоп, невизначеність вимірювань, калібрування, лінійна міра.

Сучасні мікроелектроніка та нанотехнологія оперують з нанорозмірними об’єктами і потребують засобів вимірювання лінійних розмірів цих об’єктів в діапазоні 0,3..1000 nm з невизначеністю не більшою 0,1..0,3 nm. Це потребує вирішення проблеми забезпечення єдності лінійних вимірювань в нанометровому діапазоні. В рамках цієї проблеми виникає необхідність калібрування засобів вимірювання, таких як растровий електронний мікроскоп (РЕМ), розміщених у споживача (оскільки ці засоби вимірювання зазвичай є не транспортабельними) [1]. Таким чином, вирішення потребує задача створення лінійних мір нанодіапазону, з використанням якої можна виконувати калібрування засобів вимірювання, розміщених у споживача.

В якості лінійних мір використовують стандартні зразки з відомим профілем рельєфу. З урахуванням особливостей взаємодії електронного зонда з рельєфною поверхнею всі структури стандартних зразків можна розділити на 4 типи: прямокутні, трапецієвидні з малими, великими тавід’ємними кутами нахилу бокових стінок. Стандартні зразки зазвичай виготовляються з використанням кремнію за технологією мікроелектроніки [2] і складаються з елементів розміром ~100 nm. Повірка цих зразків викликає деякі труднощі, оскільки виконується інтерференційними та дифракційними методами. Складним є процес зберігання, транспортування, приведення зразків до нормальних умов. Пропонується метод калібрування РЕМ з використанням перетво

невих акустичних хвилях (ПАХ) в якості лінійної міри нанометрового діапазону. Функція перетворення пристроїв на ПАХ залежить від їх геометричних параметрів. Таким чином, подаючи на перетворювач відомий тестовий сиг

оцінювати (з заданою точністювання РЕМ. Оцінювання геометричних параметрів виконується з використання

високоточного генератора частоти та засобу вимірювання (і аналізу) інформативних параметрів вихідного сигналу, в якості якого може бути використан

Можливе використання дисперсійних ліній затримки (ДЛЗ), на яких побудовані Фур’є-перетворювачі. Фізично ДЛЗ є кроковою структурою з лінійно-змінним кроком – при наявності відповідного метрологічного забезпечення є багатозначноюнс

невизначеність вимірюваньл

Список літературних джерел: 1. Volk C. Linear Standard for SEM–AFM Microelectronics Dimensional Metrology in the Range

1–100 m / C. Volk, H. Gornev, Y. Novikov, Y. Ozerin, Y. Plotnikov, A. Prokhorov, A. Rakov // Russia4 – pp. 207–223.

2. Государственная система обеспечения единства измерений. Микроскопы электронные растровые. Методика калибровки: ГОСТ Р 8.636-2007. – [действующий от 2007-10-20]. – М.: Стандартинформ, 2008. – 7 с. – Национальный стандарт РФ.

89

90

В.С. О

радіовимірювальних приладів на основі перетворювачів. Виявляє зацікавленість до цієї галузі й бізнес, який забезпечує інженерно-технічне оформлення ідей, сприяє їхній прикладній реалізації. Загальна тенденція в розвитку радіовимірювальних приладів на основі перетворювачів, зокрема, оптичних, зумовлена збільшенням вимог точності до них при одночасному ускладненні експлуатаційних умов. Існуюча ситуація обумовлює пошук і розробку нових методів вимірювання, які б дозволили вирішити задачі, що з’являються.

Одним із перспективних кових напрямів в розробці приладів на основі оптичних тивостей транзисторних структур з

тотних перетворювачів

УДК 621.586.776:624.382

садчук, д.т.н., проф.; О.М. Жагловська, асист.; Б.С. Ваколюк, студ.

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ СЕНСОРА ОПТИЧНОЇ ПОТУЖНОСТІ НА ОСНОВІ АВТОГЕНЕРАТОРА

Однією із актуальних проблем сьогодення є створення

нау перетворювачів є використання залежності реактивних влас

від’ємним опором від дії оптичного випромінювання і створення на цій основі час] оптичного випромінювання (рис. 1а) [1, 2 .

б) а)

Рис.1– Електрична схема частотного перетворювача оптичної потужності (а) та його ВАХ (б)

Частотний перетворювач оптичної потужності побудований на основі двох біполярних фототранзисторів VT2 та VT3, польового транзистора VT1, ємності С1,котушки індуктивності L1, двох резисторів R1, R2 та джерела постійної напруги V1. Для визначення робочої точки даного перетворювача було визначено його ВАХ (рис. 1б) в результаті моделювання в пакеті програм Orcad 9.0. Результати моделювання також показані на рис. 2.

Рис.2 – Залежність вихідної напруги перетворювача від часу

Вихідний сигнал має вигляд синусоїди, яка коливається у межах 0.8-0.9 В по напрузі, це пояснюється зміною частоти у коливальному контурі.

Список літературних джерел: 1. Осадчук В. С. Температурні та оптичні мікроелектронні частотні перетворювачі / В. С.

Осадчук, О. В. Осадчук, В. Г. Вербицький. – Вінниця: Універсум – Вінниця, 2001. – 195 с. – ISBN 966-641-037-0.

2. Ільченко О. М. Мікроелектронний частотний перетворювач густини оптичної потужності з активним індуктивним елементом / Осадчук В. С., Осадчук О. В., Ільченко О. М. // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. – 2010. – 2(20). – С. 210–218. – ISSN 1681-7893.