688. Походило Євген Володимирович. Розвиток теорії та принципів побудови засобів вимірювання імітансу об'єктів кваліметрії: дис... д-ра техн. наук: 05.11.05 / Національний ун- т "Львівська політехніка". - Л., 2004.
Анотація до роботи:
Походило Є.В. Розвиток теорії та принципів побудови засобів вимірювання імітансу об’єктів кваліметрії. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.05 – прилади і методи вимірювання електричних та магнітних величин. Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2004.
Дисертація присвячена розвитку теоретичних засад та принципів побудови засобів контролю якості за їх електричними параметрами. Концепція такого контролю грунтується на вимірюванні параметрів імітансу багатоелементних двополюсників, якими подаються об’єкти контролю. Проаналізовавано і класифіковано об’єкти кваліметрії, які узагальнено можна подати електричною величиною – імітансом. Визначено умови, при яких досягається квазіадекватність вимірювальних засобів імітансу зрівноважувальної та прямої дії. Проаналізовано та досліджено методичні та інструментальні похибки вимірювань та вимірювальних засобів. Запропоновано спосіб, який забезпечує інваріантність до неінформативних імітансів та параметрів активних елементів при вимірюваннях імітансу ємнісного та індуктивного характеру як низькоомних, так і високоомних об’єктів контролю. Виявлено, що використання в одній структурі векторного перетворювача звичайного та оберненого перетворення дає можливість винести за межі вимірювального кола комутуючі пристрої, чим забезпечується інваріантність результату до їх параметрів. Запропоновано новий тип векторного перетворювача “імітанс-напруга”, який поєднує переваги пасивного та активного перетворювачів і може застосовуватися для вимірювання імітансу як заземлених, так і ізольованих об’єктів контролю. Синтезовано структурні схеми засобів вимірювання параметрів імітансу ємнісного та індуктивного характеру з використанням пристроїв аналогової, цифрової та обчислювальної техніки для контролю показників якості об’єктів кваліметрії електричної та неелектричної природи. Описано зразки розроблених, виготовлених та впроваджених у виробництво приладів.
У дисертаційній роботі теоретично узагальнено метод прямого перетворення імітансу в пропорційну напругу з метою використання його до вирішення завдань кваліметрії. Вперше запропоновано застосувати імітансні вимірювання для контролю показників якості продукції, яку можна подати з допомогою параметричних сенсорів у вигляді багатоелементного двополюсника ємнісного чи індуктивного характеру, а отже: розширено область застосування таких вимірювань на контролювання якості об’єктів як електричної, так і неелектричної природи. Вирішення цієї наукової проблеми грунтується на положеннях про еквівалентність двополюсників, на відомих рішеннях стосовно вимірювань параметрів двополюсників та їх часткових застосуваннях для вимірювання окремих параметрів неелектричних величин різного агрегатного стану, що дозволило розробити новий напрям досліджень стосовно імітансного контролю якості речовин та матеріалів. Результати роботи можуть бути покладені в основу розроблення як технічних засобів для контролю показників якості за електричними параметрами, так і нормативно-технічної документації, а також забезпечення досліджень зв’язків між фізико-хімічними властивостями об’єктів контролю неелектричної природи з їх електричними параметрами. Основні результати проведеної роботи полягають в наступному.
1. Класифіковано об’єкти контролю, які можна подати двополюсником з багатоелементною схемою заміщення ємнісного чи індуктивного характеру, а саме: електро- та радіоелементи, напівпровідникові структури, сипкі та тверді матеріали, речовини та гази. При цьому зазначено вимоги до рівнів та частоти тестового сигналу стосовно об’єктів конкретної групи при формуванні технічних вимог до засобів контролю.
2. Запропоновано проводити імітансний контроль показників якості об’єктів незалежно від наявності її електричної чи математичної моделі, однак при апріорно відомій інформації щодо допустимих значень параметрів тестового сигналу. При невідомій моделі необхідно порівнювати складові, що характеризують імітанси контрольованого об’єкта та його базового зразка. Відома модель об’єктів порівняння дає можливість порівнювати її окремі елементи. При цьому зазначено, що імітансне контролювання якості можливе за наявності стандартного зразка речовини чи матеріалу з відомим рівнем якості, технічних засобів з нормованими метрологічними характеристиками для зазначених вимірювань та методик проведення вимірювань.
3. Розвинуто теорію інваріантності щодо вирішення завдань вимірювання імітансу. Обгрунтовано та теоретично доведено, що засоби вимірювання з прямим перетворенням імітансу в напругу виконані за двоканальною структурою реалізують нульовий метод вимірювання. На підставі цього зроблено висновок про адекватність методів прямого перетворення та мостового. Однак для зближення їх за метрологічними характеристиками необхідне забезпечення як рівності струмів через об’єкти порівняння, так і ідентичність параметрів каналів вектор-скалярного перетворення. Такі умови можна створити при опрацюванні нових схемотехнічних рішень та алгоритмів коригування похибок перетворення, завдяки наявним можливостям використання сучасної елементної бази.
4. Сформульовано умови, при яких можливо реалізувати метод прямого перетворення імітансу в напругу. Одержано аналітичні вирази, що описують векторне перетворення “імітанс-напруга” активними перетворювачами при застосуванні зразкових мір різного характеру, зокрема активного, реактивного та комплексного.
5. Узагальнено принципи побудови вимірювальних засобів імітансу для реалізації методу прямого перетворення (до трьох основних), виділено уніфіковані вимірювальні пристрої та виділено напрями, за якими їх необхідно використовувати для побудови засобів загалом.
6. Теретично обгрунтовано проблеми практичної реалізації векторного перетворення імітансу в напругу. Знайдено узагальнену модель векторного перетворювача, з якого одержано три часткових варіанти схем активних перетворювачів.
7. Одержано на основі оберненого функціонального перетворення нові типи комбінованих векторних перетворювачів, що поєднують переваги пасивних та активних перетворювачів імітансу в напругу, забезпечують режим заданої напруги чи струму, високий запас стійкості при використанні однотипного джерела тестового сигналу.
8. Виявлено, що завдяки поєднанню в одній структурі прямого та оберненого перетворення можна винести комутуючі пристрої за межі вимірювального кола, що забезпечує інваріантність результату перетворення до параметрів комутуючих пристроїв універсальних векторних пертворювачів.
9. Проаналізовано методичну похибку вимірювання, зумовлену неадекватністю моделей об’єкта контролю та схеми за якою здійснюються вимірювання, а також під’єднанням об’єкта до вимірювального кола. Одержано аналітичні вирази для оцінювання методичної похибки, узагальнено шляхи її усунення, запропоновано нові структури перетворювачів, що забезпечують інваріантність результату до неінформативного імітансу.
10. На основі математичної моделі векторного перетворювача детально проаналізовано інструментальну похибку, зумовлену векторним та вектор-скалярним перетворенням. Запропоновано нові варіанти коригування інструментальних похибок та їх відповідні схемотехнічні рішення.
11. Синтезовано структури вимірювальних засобів почергового та одночасного перетворення імітансів об’єктів порівняння в напруги з використанням як аналогових вузлів, так і пристроїв цифрової та обчислювальної техніки. Запропоновано структури універсальних вимірювачів імітансу, що забезпечують роздільне вимірювання складових як імпедансу, так і адмітансу ємнісного та індуктивного характеру.
12. Виготовлено дослідні зразки та макети вимірювальних засобів для вимірювання показників якості об’єктів як електричної, так і неелектричної природи, деякі з них впроваджено у серійне виробництво.
Публікації автора:
Походило Є.В., Столярчук П.Г. Імітансний контроль якості продукції // Вісник НУ “Львівська політехніка”. Автоматика, вимірювання та керування. - 2002.- №445. - С. 46 - 51.
Походило Є.В., Столярчук П.Г Способи імітансного контролю якості // Методи та прилади контролю якості. - 2003. - №.11. –С. 105 - 108.
Походило Є.В. Вимірювання параметрів імітансу в задачах кваліметрії // Вимірювальна техніка та метрологія. 2002. – Вип. 59 . - С. 22 - 27.
Походило Є.В. Вимірювання параметрів пасивних величин з використанням принципу двоканальності // Вимірювальна техніка та метрологія. – 2000. - Вип. 57.- С. 27 - 31.
Походило Є.В. Об’єкти імітансних вимірювань в кваліметрії // Вимірювальна техніка та метрологія. – 2002. - Вип. 61 – С. 47 - 53.
Походило Є.В. Умови роздільного вимірювання складових імітансу методом прямого перетворення // Вимірювальна техніка та метрологія. - 2002.- Вип. 60 – С. 11 - 14.
Походило Є.В. Проблеми практичної реалізації векторних перетворювачів імітансу // Вісник НУ “Львівська політехніка”. Автоматика, вимірювання та керування. – 2003 - №475. - С. 53 - 59.
Походило Є.В., Бойко Т.Г. Оцінювання впливу неінформативного імітансу в перетворювачах CLR-параметрів // Вимірювальна техніка та метрологія. – 1999.-Вип. 55 - С. 13 - 16.
Походило Є.В., Столярчук П.Г., Бубела Т.З., Бичківський Р.В. Імпедансний контроль якості термоелектродного дроту. Вимірювальна техніка та метрологія. 2003, № 63–С. 145 - 148.
Походило Є.В., Столярчук П.Г. Аналіз методичної похибки вимірювання імітансу багатоелементного двополюсника // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 2003 , №.2 – С. 117 – 119.
Гаврилюк М.О., Походило Є.В., Соголовський Є.П., Хома. В. В. Вимірювачі імітансу з прямим перетворенням // Вимірювальна техніка та метрологія. – 1996. - Вип. 52. - С. 27-29.
Гаврилюк М.О., Походило Є.В., Хома В.В. Перетворювач СLR- параметрів мультиметра ЦК 4801 // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Автоматика, вимірювання та керування. – 1995. - № 292. - С. 70-72.
Гаврилюк М.О., Походило Є.В., Хома. В. В. Перетворювач імітансу для систем автоматичного контролю // Вимірювальна техніка та метрологія. – 1995. – Вип. 51. - С. 96 -97.
Гаврилюк М.О., Походило Є.В., Хома. В. В. Портативний вимірювач CLR АК-121 // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Автоматика, вимірювання та керування. – 1994. - №283. - С. 57 -58.
Бичківський Р.В., Походило Є.В., Серкіз А.В. Засоби вимірювання з прямим перетворенням параметрів імпедансних сенсорів температури // Вимірювальна техніка та метрологія. – 2003. - Вип. 64 – С. 75-78.
Pokhodylo Ye., Stolyarchuk P. and Chyrka M.. PC-Based Devices for Immittance Control of Multidimensional Objects. IEEE Trasactions on Instrumentation and Measurement. - 2002. – Vol. 51, P.P. 1133-1136.
Івахів О.В., Походило Є.В., Пуйда В.Я., Серкіз А.В.. Проблеми проектування адаптивних інфомаційних систем в галузі вимірювань // Вісник Національного університету "Львівська політехніка" Інформаційні системи та мережі.- 2003. - № 464. - С. 108-114.
Походило Є.В. Перетворювач параметрів імітансних сенсорів. Metody і Technika przetwarzania sygnalow w pomiarach fizycznych. // Materialy 8 Miedzynarodowego seminarium metrologow. Rzeszow, 2000.- s. 105-107.
Походило Є.В., Столярчук П.Г. Імітансний контроль якості речовин та матеріалів // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. Збірник наукових праць. Вип. №9.-Том 1. Хмельницький, 2002.- С. 35-37.
Походило Є.В. Перетворювач СLR-параметрів // Матеріли 1-ї міжнародної школи з моделювання, Алушта, 1996.- С. 155.
Походило Є.В. Цифровой измеритель СLR-параметров. Metody I technika przetwarzania sygnalow w pomiarach fizycznych // Materialy 3 Migdzynarodowego seminarium metrologow. Rzeszow, 1996. – s. 155-158.
Походило Є,В., Столярчук П.Г., Серкіз А.В., Курдидик Р.В. Контроль якості бензину ємнісним методом // Матеріали VI Міжнародної конференції “Контроль і управління в складних системах (КУСС-2001). – Вінниця, 8-12 жовтня 2001. - С. 65-68.
Гаврилюк М.А., Походило Є.В., Хома В.В. Активні перетворювачі CLR-параметрів // Збірник матеріалів ІІІ-ї науково-технічної конференції “Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах і конверсії виробництва”. Хмельницький: ТУП. - 1995.- С. 24.
Гаврилюк М.А., Походило Є.В., Хома В.В. Алгоритмічна корекція похибок широкосмугових вимірювачів імітансу // Тези доповідей 3-ї Міжнародної науково-технічної конференції “Контроль і управління в технічних системах”. Вінниця: ВДТУ. – 1995. - С. 533.
Ivakhiv O., Pokhodylo Ye., Stolyarchuk P.. Production Quality Testing with Immitance Sensors Using Instrumentation // VII Konferencja naukowa “Czujniki optoelektroniczne i elektroniczne” (COE’2002). Materiay konferencijne. Tom II, Rzeszw, 5-8 czerwca 2002, s. 297-300.
Vasiluyk V., Pokhodylo Ye., Stolyarchuk P., Chyrka M.. Computing Instrumentation of Immitance Sensor Parameters Computing Instrumentation of Immitance Sensor Parameters // International workshop on Intelligent Data Acguisition and Advanced Computing Systems. Technology and Aplications.- 1-4 juli, 2001, Foros, Ukraine.-p. 186-188.
Pokhodylo Ye., Stolyarchuk P., Sopilnyk L., Yatsuk V. Capacitor – condensator hygrometer // 8th International Symposium on Nemperature and Thermal Measurements in Industry and Science. 19-21 Jule 2001 Berlin, Germany.- С. 186.
Gitshow N., Konopkin A., Kurdydyk R., Pokhodylo Ye., Tkachenko V. // Universal digital instruments for mearuring systems. Modern electrical and magnetic measurements (7th TC-4), Symposium.Prague, 1995, Czech Republic.- P. 123.
Бегота Р., Вельган Р., Івахів О., Кушнір З., Походило Є. Системи для автоматизованого сортування варікапів // Міжнародна науково-технічна конференція “Сучасні проблеми автоматизованої розробки і виробництва радіоелектронних засобів та підготовки інженерних кадрів”, 27.02-3.03, ч.2, Львів, 1996 – С. 76.
Ванько В.В., Походило Є.В. Вимірювання параметрів діелектриків ємнісними методами // Друга Міжнародна конференція «Конструкційні та функціональні матеріали» (КФМ’97 ). 14-16 жовтня, Львів, 1997. – С- 166-167.
Походило Є.В., Столярчук П.Г. Використання імітансних вимірювань для оцінювання якості продукції // Матеріали третьої всеукраїнської науково-технічної конференції “Вимірювання витрат та кількості газу і нафтопродуктів”. 26-28 березня 2003 р.- Івано-Франківськ.- C. 105.
Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления: А.с. 1778712 СССР, МКИ G 01 R 27/26 / Е.В.Походило, О.В.Старостенко, В.В.Хома. - №4747352/24-21; Заявлено 06.10.90; Опубл. 01.08.92, Бюл. № 44. – 5 с.
Патент 63413 А Україна, MKИ G01N27/02 / Спосіб контролю якості термоелектродного дроту / Бубела Т.З., Столярчук П.Г., Походило Є.В. (Україна); заявка №2003043993; Заявл. 30.04.2003; Опубл. 15.01.2004, Бюл. №1. - 4с.
Особистий внесок здобувача. Серед публікацій із співавторами здобувачу належить: 1, 27, 33 - розробка концепції імітансного контрою якості об’єктів кваліметрії; 2, 40 -теоретичне обгрунтування способів контролю якості; 15, 17, 22 – аналіз методичних похибок вимірювання параметрів двополюсників; 16 – синтез структурної схеми контролю якості термоелектродного дроту; 18, 19, 20, 21, 31, 32, 37 - обгрунтування та доведення ефективності використання активних перетворювачів “імітанс-напруга”; 23, 30, 36, 38, 39 – постановка задачі, дослідження ємнісного методу контролю параметрів об’єктів неелектричної природи; 24, 35 - аналіз принципів побудови засобів вимірювання імітансу багатовимірних об’єктів; 25 – запропоновано при формуванні критеріїв ефективності використовувати інтегральні показники; 34 – запропоновано спосіб узагальненої оцінки якості; 41, 42 – запропоновано введення в структуру вимірювального засобу нових пристроїв.
