Компактна обертова платформа як універсальний лабораторний стенд / О. В. Заморський

З стендового обладнання для випробування гіроскопічних приладів і систем та їх чутливих елементів виділяється одновісна обертова платформа. Подано огляд принципів побудови промислово освоєних стендів для дослідження статичних і динамічних характеристик гіроскопічних приладів і систем. Запропоновано схему побудови універсального лабораторного стенду, компактної обертової платформи для дослідження статичних і динамічних характеристик мікромеханічних гіроскопів і акселерометрів, як датчиків кутової швидкості. Розглянуто фізичні компоненти такого стенду та технічні і технологічні проблеми його практичної реалізації. Запропонований лабораторний стенд розглядається як кіберфізична система, в якій обчислювальні компоненти відіграють вирішальну роль при визначені параметрів системи та досліджуваних мікромеханічних датчиків. Для цього, окрім фізичного контуру керування електричним приводом для забезпечення стабільності кутової швидкості платформи, розглядається незалежний вимірювальний контур для аналітичного визначення параметрів системи, в тому числі досліджуваних мікромеханічних датчиків. Універсальність стенду забезпечується вирішенням зворотних задач - визначенням в процесі випробовувань статичних і динамічних характеристик електричного приводу та вимірювальних датчиків, які працюють на різних фізичних принципах. Передбачається, що малогабаритний лабораторний стенд, окрім вирішення практичних задач дослідження мікромеханічних датчиків, при розробці відповідного інформаційного інтерфейсу віртуального приладу, може ефективно застосовуватися в навчальному процесі при проведенні лабораторних робіт з відповідних дисциплін напряму приладобудування.

Астатичний ідентифікатор в системі керування чутливим елементом гіротеодоліта / А. О. Боярчук, П. С. Мироненко, С. А. Мураховський, Р. О. Іваненко

Розглянуто основні особливості умов роботи засобів наземного орієнтування. Показано, що при наявності зовнішніх збурень можливим є виникнення додаткової похибки вимірювань. Наведено основні характеристики зовнішніх збурень. Запропоновано нову структуру регулятора зворотного зв'язку, до складу якого входить астатичний ідентифікатор стану. Розглянуто математичну модель приладу у формі простору станів з врахуванням зовнішніх збурень. Керування положенням чутливого елементу запропоновано проводити методом модального керування за неповним вектором стану. Припускається, що вимірюваним параметром для ідентифікації вектору стану є кут відхилення чутливого елементу гіротеодоліту в азимуті. Проведено аналіз спостережуваності при заданій структурі матриць стану і вимірювань. Для зменшення похибки оцінювання, що виникає внаслідок наявності неконтрольованих збурень, в ідентифікаторі стану використовуються як пропорційний, так і інтегральний канали зворотного зв'язку. Визначено коефіцієнти спостережувача, що має астатичну складову в рівнянні стану у припущенні, що процес оцінювання має бути аперіодичним. Проведено моделювання роботи астатичного ідентифікатору на основі розробленої програмної моделі. Коефіцієнти програмної моделі обрано на основі конструктивних рішень, що використовуються на сучасному етапі розвитку систем визначення азимутальних напрямків на базі гіротеодолітів. Розраховано коефіцієнти спостережувача для заданих параметрів приладу. Результати моделювання показали, що застосування запропонованого методу дозволяє суттєво зменшити вплив постійної складової зовнішнього збурення. Похибка оцінювання кутових координат і швидкостей, які використовуються в системі керування положенням чутливого елементу, астатичним ідентифікатором стану прямує до нуля, у той час, як статична система має постійну складову похибки. У подальших дослідженнях планується побудова узагальненої системи, яка включає керування рухом чутливого елементу як в азимуті, так і в негіростабілізованій площині.

Експериментальна оцінка впливу рівня експозиції на роздільну здатність цифрової фотографічної системи / Д. О. Півторак

При зйомці за умов великого інтервалу яскравості в межах кадру, експонометричні пристрої повинні забезпечувати керування експозицією кожної елементарної ділянки кадру, тобто, забезпечувати локальне керування експозицією. У фотоапаратах, які оснащені відомими експонометричними пристроями з локальним керуванням експозицією, використовується мультиплікативний, адитивний або комбінований спосіб реєстрації зображень. Використання мультиплікативного способу призводить до енергетичних втрат в оптичному каналі, що вимагає корекції регулюючих експозицію параметрів. Використання адитивного способу надає можливість зменшити ефективну витримку затвору, але приpводить до зниження контрасту дрібних зображень. Комбінований спосіб реєстрації зображень дозволяє придушити малоінформативні низькочастотні складові спектра вхідного сигналу, забезпечивши при цьому менші втрати від "зсуву" зображення порівняно з мультиплікативнним способом і менші втрати від зниження контрасту зображень дрібних деталей порівняно з адитивним способом. Порівняльну оцінку ефективності фотоапаратів, які оснащені експонометричними пристроями з локальним керуванням експозицією, в основу яких покладені різні способи реєстрації зображення, зручно оцінювати за критерієм "роздільна здатність, усереднена по полю кадру". Відповідно до розробленої методики оцінки ефективності даного типу фотоапаратів, усереднена по полю кадру роздільна здатність може бути розрахована декількома способами, кожен з яких передбачає попередній розрахунок або отримання залежності роздільної здатності від експозиції (резольвометричної характеристики фотоапарата). Запропонована методика експериментального визначення резольвометричної характеристики реєстратора фотографічного зображення, оснащеного експонометричним пристроєм локального керування експозицією. Методика проілюстрована на прикладі вимірювання резольвометричної характеристики цифрового фотоапарата NEX-6 для різних зовнішніх умов. Показана висока збіжність результатів теоретичних і експериментальних досліджень. Запропонована методика може бути застосованою при проведенні досліджень впливу процесу комбінованого способу реєстрації зображень на ефективність зйомки.

Підвищення живучості прицільно-пошукової системи наземного роботизованого комплексу / В. І. Микитенко, О. Д. Мельник, В. М. Сенаторов

Покращено одну з найважливіших технічних характеристик наземних роботизованих комплексів - живучість. Надано пропозиції щодо удосконалення компоновки прицільно-пошукової системи наземного роботизованого комплексу. Схеми компоновки, що застосовуються на сьогодення, мають низьку живучість, оскільки прилади, що входять до її складу, розміщуються в загальному корпусі. Влучання кулі снайпера в корпус виводить з ладу усю прицільно-пошукову систему. Запропоновано розміщувати прилади в двох корпусах збоку зброї таким чином, щоб в кожному корпусі був приціл: в одному - телевізійний, в другому - тепловізійний. Тоді, при влучанні кулі в один з корпусів, прилади іншого будуть здатні виконати бойову задачу з деякими обмеженнями завдяки дієздатному прицілу. Докладно розглянуто питання контролю стабільності лінії прицілювання прицільно-пошукової системи на етапі стендових випробувань з використанням колімаційно-вимірювального блоку. Запропоновано методику юстування як телевізійного, так і тепловізійного прицілів. Крім підвищення живучості всього роботизованого комплексу запропоноване технічне рішення має ще низку переваг. По-перше, суттєво спрощується "холодна" пристрілка бойового модуля. Замість системи двох пента-дзеркал для цього може бути використана ромб-призма БС-0<$E symbol Р>. По-друге, запропонована компоновка потенційно спрощує подальшу модернізацію прицільно-пошукової системи, яка б потребувала включення додаткових блоків. Наприклад, для розширення функціональних можливостей комплексу за рахунок аналізу поляризації випромінювання об'єктів і фонів забезпечується додатковий об'єм для розміщення поляриметричних насадок. По-третє, ще більшого підвищення живучості роботизованого комплексу можна досягти збільшенням прихованості виконання бойової задачі. Використання базової відстані між вхідними зіницями прицілів надає можливість пасивного вимірювання дальності до цілі методом внутрішньобазового далекоміру замість лазерного далекоміру.

3D відеовимірювальна система для контролю виготовлення деталей підвищеної точності обробки / С. В. Прокопченко, В. Б. Воскресенський

Під час контролю технологічних процесів виготовлення різнопрофільних деталей, до яких висуваються вимоги підвищеної точності обробки, необхідно дотримуватись систематичного вимірювання їх геометричних розмірів, допустимих відхилень, дотримання форм та розташування поверхонь елементів деталей. На сьогоднішній день цей вид неруйнівного контролю проводиться із використанням спеціальних оптичних систем та дозволяє досліджувати різні вироби, незалежно від їх виду, конструктивних особливостей та структури матеріалів, із яких вони виготовлені. Тобто візуально-оптичний метод вимірювань - один із найважливіших методів неруйнівного контролю у виробництві. Розглянуто практичний досвід щодо вибору та оптимального застосування 3D відеовимірювальної системи при обмеженому ресурсному забезпеченні. Вибір фірми-виробника та моделі (типу) відеовимірювальної системи здійснювався залежно від складності завдань вимірювань. В першу чергу оцінювалась похибка результатів вимірювань, яка визначалась технічними показниками, та складом функціональних можливостей програмного забезпечення. Для контролю виготовлення механічних деталей підвищеної точності визначені базові вимоги до технічних показників та програмного забезпечення відеовимірювальної системи. Зроблено акцент на економічному ефекті внаслідок скорочення часу вимірювань лінійних розмірів та кутів на площині контрольованих деталей, з одночасним використанням високоякісних функціональних можливостей обробки відеозображень, що значно зменшує вірогідність виникнення помилки оператора. Обгрунтовано вибір між ручними та автоматизованими системами вимірювань: основними факторами є пропускна спроможність та необхідний обсяг вимірювань. Оцінено як позитивний фактор можливість збереження файлів результатів вимірювань у форматах Exel, Word, а також SPC для статистичної обробки інформації з метою покращення якості виготовлення деталей. Визначені особливості відеовимірювальних систем щодо: реалізації інноваційних метрологічних рішень - мультисенсорної метрології, а саме - включення у програму вимірювань оптичного, лазерного та контактного дослідження; здійснення зворотного проєктування (Reverse Engineering) попередніх версій деталей, для яких уже втрачені кресленики, а CAD-моделі недоступні.

Апаратно-програмне забезпечення системи автоматичного керування процесом спалювання палива в котлоагрегатах малої та середньої потужності. Ч. 1. Спосіб та апаратне забезпечення / А. О. Запорожець, Ю. В. Куц

В Україні на теперішній час налічується більше 6000 котельних установок теплопродуктивністю до 1 Гкал/год з коефіцієнтом корисної дії (ККД) близько 70 %, що потребують заміни чи модернізації, 40 % котлів експлуатуються з ККД менше 82 %, близько 11 000 котлоагрегатів потужністю від 100 кВт до 1 МВт знаходяться в експлуатації більше 20 років. Хоча частка цих котлоагрегатів в системі комунальної теплоенергетики України не перевищує 14 %, прогнозована економія природного палива в цих котлах складає більше 130 млн кубометрів на рік. Таким чином підвищення ефективності процесу спалювання палива в котлоагрегатах малої та середньої потужності є актуальною задачею. Представлено результати створення способу та його апаратної реалізації для підвищення швидкодії та достовірності контролю процесу спалювання палива в котлоагрегатах на основі вимірювання концентрацію залишкового кисню у відхідних газах. Розроблений спосіб реалізується ступінчастою корекцією співвідношення повітряно-паливної суміші, що надходить в топку котла для спалювання, за зворотними сигналами від широкосмугового кисневого сенсора виробництва Bosch, що знаходиться у відхідному каналі. Регулювання співвідношення "повітря-паливо" з автоматичним налаштуванням частоти обертання дуттєвого вентилятора залежно від кількості природного палива, що надходить для спалювання, забезпечує малотоксичне спалювання палива з незначними викидами оксидів азоту та монооксиду вуглецю, та високий ККД. Додатково застосування частотно-регульованого електроприводу в системі керування процесом спалювання дає змогу зменшити енергоспоживання на 30 - 40 %, усунути пускові струми та перевантаження двигуна, зменшити механічний знос устаткування, збільшити термін служби контактно-комутаційної апаратури. В цілому, розроблена система надає змогу оптимізувати режим спалювання палива із врахуванням фактичних умов, режимів роботи котлоагрегату та характеристик палива; знизити питомі витрати палива мінімум на 10 %; зменшити рівень викидів оксидів азоту до 40 % та монооксиду вуглецю до 50 %; підвищити ККД мінімум на 5 %; якісно спростити роботу обслуговуючого персоналу котлоагрегату.

Analysis of strength criteria in the design of products from composite materials = Аналіз критеріїв міцності при проєктуванні виробів з композитних матеріалів / D. Andrzej, N. Stelmach

Технічний прогрес породжує безперервне розширення класу конструкційних матеріалів і вдосконалення їх властивостей. Поява нових матеріалів обумовлена природним прагненням підвищити ефективність конструкцій, що розробляються. Один з найбільш яскравих проявів прогресу в розвитку матеріалів, конструкцій і технології пов'язаний з розробкою і застосуванням композитних матеріалів. Композити мають ряд очевидних переваг перед іншими матеріалами, зокрема перед металами. Такими перевагами є висока питома міцність і жорсткість, висока корозійна стійкість, хороша здатність витримувати знакозмінні навантаження та інші. Слід зазначити ще одну, можливо, найголовнішу особливість композитів - це здатність до спрямованої зміни властивостей матеріалу відповідно до призначення конструкції і характеру її навантаження під час експлуатації. При впливі навантажень на конструкцію її міцність оцінюється за граничним станом матеріалів елементів конструкції. Коли в матеріалі виникає граничний стан, то відбувається його перехід в інший механічний стан - пружній, пластичний або стан руйнування. Робота направлена на визначення оптимального критерію міцності композитного матеріалу, що враховує різну величину граничних напружень не тільки за різними напрямками осей координат, а й на розтягування і стиснення та подальшого обчислення максимального значення допустимого навантаження для одношарового однонаправленого композитного матеріалу. Під час дослідження розглянуто основні властивості композитних матеріалів, методи виготовлення деталей із композитного матеріалу, розглянуто основні їх властивості та методи руйнування. Наведено характеристику критеріїв міцності композитних матеріалів, визначено найбільш придатний для обчислення максимального значення допустимого навантаження для одношарового однонаправленого композитного матеріалу. Запропонований підхід до оптимального проєктування елементів одношарових композитних конструкцій може становити інтерес для розробників чисельних і аналітичних методів вирішення завдань оптимального проєктування більш складних структур.

Моделювання багатокритеріальної системи контролю роботи металообробного CNC-обладнання / І. Б. Лупина, Т. Р. Клочко, В. І. Скицюк

Наразі досить застосовуваними у промислових обробних системах є засоби виміру та перетворення інформаційних сигналів від обладнання. Здебільшого сучасні системи механічної обробки матеріалів використовують в основному одноканальні системи, що працюють на інформаційних сигналах, які ідентифікують фізичні параметри технологічного процесу. Подібна вузька спеціалізація моніторингу за одним з параметрів зазвичай знижує надійність одержуваних результатів і, як наслідок, надійність всієї системи контролю. Мета роботи - визначення можливостей створення засад функціонування автоматизованої системи на основі багатоканальних пристроїв реєстрації інформації від обробного обладнання та можливих підходів до вибору критеріїв аналізу плинної інформації. В результаті приведеного аналізу стану галузі та її сучасних перетворень, до розробки пропонується модуль системи для збору даних про процес (з набору датчиків), з можливістю подальшого їх перетворення за визначеною залежністю, зберігання, передачі, та можливістю сигналізування про певні події, наприклад, несправності, для використання в системах автоматизації виробництва, а також і для обладнання, що не включене в системи. Водночас, багатоканальний устрій сенсорної системи надає можливості визначення повного інформаційного обсягу даних про протікання технологічного процесу. Досліджено основні сучасні засоби контролю роботи технологічного обробного CNC-обладнання, застосовувані в промисловості. Визначено найбільш перспективні напрями розвитку багатокритеріальних методів і автоматизованих систем контролю технологічного обладнання в частині створення комплексних датчиків. Ці сенсорні комплекси реєструють різні за фізичними явищами сигнали. Визначені основні підходи до створення систем контролю надають можливості побудови теоретичних засад з огляду на логіку роботи системи отримання конкретних інформаційних даних в умовах автоматизації технологічних процесів. Перспективні дослідження можуть бути спрямовані на створення алгоритмів роботи таких комплексних систем контролю та діагностики якості технологічних процесів.

Алгоритм руху автономного робота - гексапода для переміщення у вузьких замкнутих просторах / І. М. Платов, О. М. Павловський

Запропоновано застосування крокуючого робота - гексапода для його використання для контролю технічного стану вентиляційних шахт, технічних сухих каналів, замкнутих просторів тощо. Особливістю даного типу роботів є підвищена прохідність, порівняно з гусеничними або колісними машинами, завдяки конструкції та можливості долати нерівності. Порівняно з існуючими конструкціями, гексапод може бути повністю автономним і не залежати від стаціонарного джерела живлення. У свою чергу, побудова крокуючих роботів вимагає розробки складних алгоритмів руху, які значно відрізняються, порівняно з колісними або гусеничними рухомими пристроями, тому що, крім керування кінцівками, що приводяться до руху сервоприводами, обчислювальному ядру необхідно обробляти інформацію від датчиків. Ці датчики надають інформацію як, власне, про положення самого робота, так і про оточуючі об'єкти, тобто датчики відстані, дотику, відеокамери, акселерометри, гіроскопи та ін. Висвітлено розробки, що застосовуються на сьогодні, проте аналіз існуючих алгоритмів крокуючих роботів показав відсутність таких для використання робота в вузьких і замкнутих просторах, вентиляційних шахтах, сухих технічних каналах і т.п. У зв'язку з цим був розроблений алгоритм, який частково закриває цю прогалину. Особливістю даного алгоритму є простота практичної реалізації, а також безпека конструкції робота в процесі його роботи, тому що врахована необхідність підвищеної статичної стійкості, внаслідок модифікації матриці положення стану кінцівки третім станом, який надає можливість враховувати початкове положення, або запам'ятовувати стан кінцівок, із якого надалі можна продовжити рух із довільного стійкого положення. Окрім цього, алгоритм можна застосовувати не тільки для роботів із шістьома кінцівками, а і для інших видів рухомих крокуючих платформ, оскільки запропонований варіант дозволяє проводити тестування та калібрування будь-якого типу ходи на кожній ітерації кроку. Надалі, на розробленому макетному зразку планується протестувати запропонований алгоритм не тільки при переміщенні робота по горизонтальних поверхнях, але і по вертикальних, що є важливою складовою для запропонованої сфери застосування.

Огляд автоматизованих систем супроводу навчального процесу / С. О. Цибульник, Г. Войкан, О. О. Ляховецький, С. С. Рупіч

Дистанційна освіта в Україні за два останніх роки зазнала значного розвитку та надала змогу продовжити навчання за допомогою різних форм і способів мільйонам студентів та аспірантів, включаючи онлайн-навчання, стажування, змагання, наукові дослідження, захисти дипломів та дисертацій, звіти про виробничу практику, семінари та форуми в умовах карантину. На відміну від України за результатами опитування деяких закладів вищої освіти протягом епідемічного періоду ступінь незадоволення студентів дистанційним навчанням в мережі інтернет здебільшого високий. У реаліях нашої країни дистанційне навчання набагато більше подобається студентам, тому що немає необхідності знаходитися в аудиторії, а також не можна детально проконтролювати, ким саме виконано завдання. З іншого боку, навантаження на викладачів збільшилося через необхідність створювати та адмініструвати дистанційні курси, презентації, мультимедійні лабораторні роботи тощо. Ці фактори впливають на збільшення незадоволення процесом дистанційної освіти серед викладачів закладів вищої освіти. Загальна реакція студентів та викладачів на дистанційну освіту пов'язана з проблемами переходу та адаптації. По-перше, не можна ігнорувати думки щодо негативного впливу тривалого використання електронних продуктів. По-друге, існує проблема, яка пов'язана з відсутністю технічного забезпечення та особистого простору вдома у студентів. Будь-яка пандемія викликає високий рівень стресу населення, який пов'язаний з невизначеністю та втратою контролю над ситуацією. Пандемія COVID-19 погіршила вже існуючий психічний стан і студентів, і викладачів. Це викликано головним чином через закриття навчальних закладів, утрату режиму роботи та навчання, обмеженість соціальних зв'язків, велику завантаженість навчальним матеріалом. Для забезпечення достатнього рівня якості дистанційного навчання необхідно використовувати автоматизовані системи супроводу навчального процесу, які дають можливість об'єктивного оцінювання з боку викладачів та дотримання академічної доброчесності з боку студентів. Саме тому метою даної роботи є огляд існуючих популярних та найбільш широко використовуваних автоматизованих систем супроводу навчального процесу та порівняння їх функціоналу для проєктування нової системи, яка буде забезпечувати необхідну якість навчання. Проведений огляд дозволив визначити, що якісна автоматизована система супроводу навчального процесу в умовах дистанційного навчання має містити щонайменше такі частини: підготовку елементів курсу викладачами, анонімну оцінку курсу студентами, контроль відвідування, розпізнавання студентів, обмін ресурсами викладання, обмін професійними знаннями та навичками, проведення різних видів контрольних заходів та домашньої роботи, проведення зустрічей та семінарів, лабораторію на базі web-технологій, інтернет-бібліотеку тощо. Також система має бути кросплатформовою та підтримуватися на комп'ютері, телевізорі, мобільному телефоні, планшеті та інших розповсюджених гаджетах на базі існуючих на сьогоднішній день операційних систем.

Low-intensity signal modulation of the microwave physiotherapy equipment = Модуляція низькоінтенсивних сигналів в мікрохвильовій апаратурі для фізіотерапії / O. Yanenko, S. Peregudov, K. Shevchenko, V. Kychak

Описані особливості амплітудно-частотної модуляції вихідних сигналів генераторів міліметрового діапазону для мікрохвильової терапії. Здійснено огляд появи можливих біологічних та медичних ефектів за допомогою модульованих сигналів. Використання високочутливого обладнання радіолокаційного типу дозволило вивчити здатність людини до поглинання в діапазоні мм-хвиль від зовнішнього джерела. Описано результати експериментальних досліджень авторів, це показало, що на деяких частотах реєструється підвищене поглинання потужності опромінюючого сигналу. Ці частоти називаються "резонансами поглинання". Представлено оригінальні схеми монохроматичних та шумових генераторів сигналів, розроблені авторами, та описано принцип їх роботи. Показано можливість формування сигналів низької інтенсивності та забезпечення роботи діапазону генератора з використанням другої гармоніки монохроматичного сигналу та селективні властивості КВЧ-вузлів. Розкрито технічні параметри та характеристики розроблених пристроїв. Області застосування розроблених пристроїв у практичній медицині окреслені. За допомогою блоку управління генерується низькочастотний сигнал у вигляді пилкоподібної або трикутної напруги, який подається на перетворювач варактора. Під впливом сигналу модуляції змінюється ємність варактора і, отже, частота КВЧ генератора. Описано роботу комбінованої системи вимірювання випромінювання з модульованим шумоподібним вихідним спектром та відгуками пацієнта. Продемонстровано широкі практичні можливості використання мікропроцесорної технології для автоматизації та управління процесом вибору режиму роботи, для формування та зміни параметрів модуляції мікрохвильового сигналу. Проведені дослідження розкривають процес взаємодії низькоінтенсивного мікрохвильового випромінювання з тілом людини і можуть бути використані в технологіях міліметрової терапії. Описані сервісні функції розробленого обладнання, які сприяють його більш ефективному використанню в технологіях мікрохвильової терапії.

Оцінка ефективності моніторингу доз опромінення людини при комп'ютерній томографії / О. Д. Рудий, М. Ф. Терещенко

Рентгенодіагностичні методи візуалізації внутрішніх органів людини мають багато переваг порівняно з іншими методами, оскільки їх застосування не потребує багато часу, і вони широко доступні, що дозволяє лікарям швидко підтвердити чи виключити діагноз з більшою впевненістю. Основною проблемою, що пов'язана з широким розповсюдженням радіологічної діагностики та терапії, є значне опромінення пацієнтів. За останні 30 років середня доза опромінення населення та пацієнтів збільшилася вдвічі, незважаючи на те, що опромінення від природних факторів залишилося майже на тому самому рівні. Зростання рівня середньої дози опромінення населення і пацієнтів медичних установ пов'язане із зростанням кількості діагностичних процедур, не зважаючи на те, що рівень опромінення при кожній процедурі суттєво зменшився. Особливо це актуально в даний період коронокризи - стрімкого зростання кількості хворих людей, викликаного вірусом Covid-19. Розгляуто принципи моніторингу рівня доз опромінення в діагностичних та терапевтичних комплексах лікувальних закладів. Було проведено аналіз методики дослідження, порівняння доз отриманих експериментально, при яких проводились багатофакторні вимірювання дозиметрами розміщеними в зонах основних життєво важливих органів та доз, що прийняті протоколами лікування за державними та санітарними правилами і нормами. Після проведеного аналізу і виділення основних проблем опромінення, був запропонований метод автоматизованого вимірювання доз опромінення з встановленням високоточних детекторів та алгоритм розрахунку параметрів опромінення, згідно з місцем перебування пацієнтів та персоналу під час проходження діагностичної чи терапевтичної процедур, а також, окремо для кожного органу, методика оцінки накопичення рівня доз опромінення.

Монте-Карло симуляція світлорозсіяння шарами шкіри людини методами просторової фотометрії / Н. В. Безугла, С. О. Полуектов, В. О. Чорний, М. О. Безуглий

Здатність здійснювати реєстрацію та аналіз просторового розподілу розсіяного світла в межах повного тілесного кута є основою розробки та вдосконалення інформаційно-вимірювальних систем і програмно-апаратних комплексів для задач оптичної біомедичної діагностики. Для неінвазивних методів біомедичного дослідження найбільший внесок в світлорозсіяння вносять шари шкіри людини, впливаючи при цьому на глибину зондування та роздільну здатність діагностичних систем. Значна індивідуальна варіабельність оптичних властивостей біологічних тканин не дозволяє практично (клінічно) оцінити їх вплив на характеристики світлорозсіяння, тому застосування методів моделювання поширення оптичного випромінювання в середовищах у контексті функціонування вимірювального засобу дозволяє забезпечити такий прогностичний аналіз. Мета роботи - порівняльна оцінка результатів симуляції Монте-Карло поширення оптичного випромінювання в окремих шарах шкіри людини при використанні інформаційно-вимірювальних систем біомедичного фотометру з еліпсоїдальними рефлекторами та гоніофотометру. Представлені результати Монте-Карло симуляції світлорозсіяння шарами дерми та епідермісу на довжині хвилі 632,8 нм за допомогою методів просторової фотометрії та програмного забезпечення "BT_Mod", яке дозволяє моделювати процес трасування променів у біомедичному фотометрі з еліпсоїдальними рефлекторами, а також формувати пакет вихідних даних про положення, напрямок та статистичну вагу фотонів, які виходять зі зразка досліджуваної біологічної тканини. У результаті моделювання отримано графіки залежності оптичних коефіцієнтів (пропускання Т, дифузного відбиття Rd та поглинання А) для досліджуваних тканин різної товщини від величини фактору анізотропії розсіяння, а також фотометричні зображення другої фокальної площини еліпсоїдальних рефлекторів при реєстрації плями розсіяння у відбитому та пропущеному світлі. Отримано діаграми усередненої індикатриси розсіяння за умови обрання трьох значень товщини епідермісу та дерми для набору біофізично значущих величин фактору анізотропії розсіяння, на підставі чого проаналізовано інтегральний розподіл статистичної ваги фотонів у дифузно розсіяному світлі. Здійснена кількісна оцінка рівня освітленості зображень за принципами зонного аналізу при фотометрії еліпсоїдними рефлекторами. Отримані графіки залежності освітленості зовнішнього та середнього кільця фотометричних зображень у відбитому та пропущеному світлі. Результати дослідження дозволяють аналізувати просторовий розподіл розсіяного шарами шкіри людини (епідермісом та дермою) оптичного випромінювання в межах повного тілесного кута, що може бути використано в задачах оптичної дозиметрії та медичної візуалізації в діагностичних, ендоскопічних та терапевтичних методах біофотоніки.

Фантомна модель розповсюдження вірусних об'єктів при пандемії. Ч. 3 / В. І. Скицюк, Т. Р. Клочко

Визначено, що характер взаємодії вірусу з об'єктами при розповсюдженні у будь-якому середовищі є значною проблемою. Тому врахування особливостей такого комплексного фракційного складу потоків може надати можливість визначити характер взаємодії об'єкта, зокрема біологічного, з комплексними частинками вірусних потоків при входженні торкання. В авторських попередніх роботах розглянуто особливості розповсюдження вірусів у навколишньому просторі панданної зони об'єкта за умови єдиної фракції частинки, тобто у приповерхневому шарі. Звісно, що для більш точного розуміння характеру взаємодії вірусних потоків з об'єктами можливого зараження, необхідно аналізувати процеси торкання віріону до поверхні клітини біологічного об'єкта. Досліджені закономірності виникнення сил руху в просторі середовища надали можливість визначення геометричних параметрів поширення вірусних утворень саме поблизу поверхні об'єкту. Основною метою цього дослідження було продовження створення моделі взаємодії комплексних потоків з різними фракціями, що є переносниками вірусів як матеріальних частинок у навколишньому просторі, в частині моделювання руху та торкання поверхні об'єкта на рівні різних типів торкання залежно від стану їх взаємодії. Розглянуто механічний рух вірусу під час торкання, а не стадій, як у біологічних процесах. Проведено моделювання характеру взаємодії комплексних потоків вірусів з об'єктами біологічного походження. Для дослідження особливостей взаємодії віріону з поверхнею клітини біологічного об'єкта необхідно розглядати потоковий комплекс частинок різних фракцій, тобто мікроструктури віріонів, які супроводжують крапельні суспензієві потоки рідин організму, та сторонні пилові частинки. Таким чином, ми можемо виокремити рух комплексу частинок, який вступає в торкання з поверхнею об'єкта, а також можливість вириву окремих мікрочастинок, віріонів, які можуть виходити з комплексного потоку та розповсюджуватись окремо від інших. Водночас, визначено залежності енергетичного комплексу, який утворює потік комплексних елементів-частинок різних фракцій, що може надати врахування дальності розповсюдження потоку та особливостей кінематики руху. У подальших дослідженнях фантомна модель розповсюдження потоків вірусних об'єктів у просторі потребує моделювання часових параметрів руху потоків комплексних частинок під час розповсюдження до поверхні об'єкта різного походження, зокрема біологічного.

Theoretical fundamentals of the calculating three-mirror decenter anastigmats methodology / N. K. Artioukhina

Роботу присвячено теорії розрахунку дзеркальних систем, яким притаманні анастигматичні властивості, а саме - дослідженням у частині розробки методів параметричного розрахунку габаритів і абераційної корекції. Системи дозволяють виправити три аберації третього порядку. Дзеркальні анастигмати дозволяють розвинути кутове поле зору приладів при збереженні високої світлосили, що дозволяє їх використовувати в оптоелектронній апаратурі, яка працює у широкому спектральному діапазоні. Повна відсутність хроматичних аберацій, висока роздільна здатність, припустимі хвильові критерії якості зображення забезпечують відмінні можливості використання дзеркальних анастигматів. Розроблено загальнометодологічні підходи, які можуть бути застосованими до створення детальних інженерно-технічних методик розрахунків групи дзеркальних анастигматичних систем. Суттєвий недолік дзеркальної оптики - центральне екранування, яке погіршує якість зображення. Для його усунення вводять повороти або зміщення дзеркал, але при цьому виникають неелементарні аберації парних порядків, які необхідно коригувати. Створення композицій з нецентрованими катоптричними елементами вимагає подальшого розвитку розрахунково-методичної бази. Представлено математичні розв'язки задачі створення базових моделей нецентральних дзеркальних систем, отримано точні формули розрахунку для дійсних променів з умов корекції коми і астигматизму для заданих кутів падіння головного променя на поверхні дзеркал і "косої" товщини, що визначає їх взаємне розташування. Представлено розв'язання задачі оцінки астигматизму II порядку, що впливає на певні зображення в полі зображення за допомогою так званих інваріантів нахилів, які описують зв'язок поворотів дзеркальних поверхонь з нахилами меридіонального та сагітального зображень відносно головного променю. Отримано умову анастигматичності тридзеркальної системи. На підгрунті запропонованих формул створено нову методику параметричного розрахунку нецентрованих дзеркальних систем, яка дозволяє створювати алгоритми, а також проектувати, як базові моделі, так і складні дзеркальні системи з позаосьових дзеркал. Створення нових алгоритмів дво- і тридзеркальних нецентрованих об'єктивів дозволить збільшити накопичений потенціал обчислювальної оптики. Область застосування запропонованої методики можна поширити за кількістю компонентів.

Наземний роботизований комплекс з пасивним вимірюванням дальності / В. І. Микитенко, В. М. Сенаторов, А. В. Гурнович

Автоматичний роботизований комплекс очевидно стане одним з основних суб'єктів у проведенні силових акцій в недалекому майбутньому. Для контролю параметрів руху, а також пошуку, виявлення цілей і прицілювання до складу комплексу входить система технічного зору. Мінімальна достатня конфігурація такої системи включає пошукову телевізійну камеру широкого поля зору, телевізійний і тепловізійний приціли, далекомір. Застосування лазерних далекомірів забезпечує високу точність наведення зброї, але генерує потужну демаскуючу ознаку. Для забезпечення скритності функціонування роботизованого комплексу далекоміри можуть працювати в пасивному режимі з використанням інформації від бортових телевізійних камер. Але водночас суттєво погіршуються метрологічні характеристики інформаційного вимірювального каналу. Оцінено точність п'яти методів пасивного вимірювання дальності до цілі з використанням телевізійних камер наземного роботизованого комплексу. Класичний метод зовнішньобазового далекоміру телевізійного прицілу із шкалою, розрахованою на зріст людини 1,65 м, забезпечує точність вимірювання 135 м при дальності 1000 м. Метод зовнішньобазового далекоміру, при якому шкала далекоміру формується на віддаленому дисплеї у вигляді вертикальної лінії змінної довжини в процесі обрамлення цілі, забезпечує точність вимірювання 100,3 м при дальності 1000 м. Метод внутрішньобазового далекоміру, за яким в якості бази використовується відстань між вхідними зіницями телевізійного прицілу і камери широкого поля зору, забезпечує точність вимірювання 76 м при дальності 1000 м. Метод вимірювання дальності за рахунок переміщення наземного роботизованого комплексу забезпечує точність вимірювання 168 м при дальності 1000 м. Метод вимірювання внаслідок використання варіаоб'єктиву не придатний для наземного роботизованого комплексу. Сформульовано пропозиції щодо просторової компоновки системи технічного зору, в якій реалізовано метод внутрішньобазового далекоміру, що забезпечує найвищу точність вимірювання.

Визначення параметрів акустооптичного дефлектора для лазерно-променевої системи наведення ракет / О. К. Кучеренко

Розроблено акустооптичний дефлектор для лазерно-променевої системи наведення (ЛПСН) ракет. ЛПСН використовують в напівавтоматичних переносних ракетних комплексах для ураження ворожих цілей різного типу. Аналіз способів побудови подібних систем показав, що найбільш перспективними є пристрої з кодово-імпульсною модуляцією з використанням напівпровідникових імпульсних лазерів. Приведено схему і описаний принцип дії ЛПСН з кодово-імпульсною модуляцією. Проблемним питанням при впровадженні такої системи є розробка пристрою відхилення лазерного променю, за допомогою якого здійснюється наведення ракети на ціль. Скануючі механічні пристрої, які зараз використовуються, мають складну конструкцію, значні габарити і вагу, обмежену швидкодію. Запропоновано застосувати для відхилення лазерного променю в межах інформаційного поля системи наведення акустооптичний дефлектор, який позбавлений вказаних недоліків, оскільки заміняє механічний пристрій сканування на електронний. Мета роботи - визначення основних параметрів акустооптичного дефлектора. Розглянуто принцип дії акустооптичного дефлектора. Зазначено, що низькі значення акустичних втрат (<$E alpha sub B> << 1 дБ/см) властиві стеклам на основі халькогенідів германію, зокрема склу складу Ge2,17As39,13S58,70. Зазначається, що найбільший кут відхилення лазерного променю спостерігатиметься за умови дифракції Брегга. Приводяться співвідношення, за допомогою яких можна визначити основні характеристики дефлектора: кут відхилення лазерного променю, частоту модуляції акустичної хвилі, роздільну здатність, швидкодію та інші. З використанням приведених співвідношень для типових параметрів існуючої системи наведення розраховані значення вказаних характеристик.

Структурно-параметрична оптимізація газогідродинамічних вимірювальних перетворювачів фізико-механічних параметрів плинних середовищ / Є. П. Пістун, Г. Ф. Матіко, Г. Б. Крих

Вдосконалено методи побудови дросельних схем газогідродинамічних вимірювальних перетворювачів фізико-механічних параметрів плинних середовищ. Проведено огляд сучасних дросельних перетворювачів різноманітних параметрів, побудованих на різних схемах, з різною кількістю та типами дросельних елементів, з різними вихідними сигналами. Встановлено, що якість вимірювального перетворювача визначається як структурною схемою, так і конструктивними характеристиками дросельних елементів конкретної вимірювальної схеми. Для побудови газогідродинамічних перетворювачів запропоновано застосувати структурний синтез в поєднанні з параметричною оптимізацією, за допомогою якої досягають заданих характеристик перетворювачів. Мета роботи - розроблення ефективного методу побудови дросельних схем газогідродинамічних вимірювальних перетворювачів фізико-механічних параметрів плинних середовищ із застосуванням структурної оптимізації схем та оцінки кожної схеми методами параметричної оптимізації за допомогою відповідного критерію, який кількісно визначає якість вимірювального перетворювача. Для досягнення поставленої мети авторами виконано аналіз критеріїв та ресурсів структурної та параметричної оптимізації газогідродинамічних перетворювачів. Зокрема, проаналізовано такі ресурси структурного синтезу схем вимірювальних перетворювачів: порядок схеми та компонування дроселів, тип дроселів, вихідні сигнали, режим живлення перетворювача. Запропоновано підходи до параметричної оптимізації дросельних схем: на основі математичної моделі визначають цільову функцію, формують обмеження на змінні і фіксовані величини, обгрунтовують параметри оптимізації, вибирають метод оптимізації. В результаті виконаних досліджень авторами розроблено методику структурно-параметричної оптимізації газогідродинамічних вимірювальних перетворювачів, яка дає змогу синтезувати дросельні схеми та будувати математичні моделі перетворювачів заданих параметрів плинного середовища із оптимальними характеристиками.

Аналіз складових похибки важільних силовідтворюючих установок / О. В. Ціпоренко

Державні еталони є основою технічної бази державної метрологічної системи. Створення державного первинного еталону одиниці сили вирішує такі завдання, як забезпечення єдності вимірювань сили, передавання розміру одиниці сили із необхідною точністю, метрологічне забезпечення численного парку робочих еталонів і робочих засобів вимірювальної техніки, що застосовуються в Україні та країнах ближнього зарубіжжя. Одним з основних етапів створення державного еталона є розробка математичної моделі процесу відтворення розміру одиниці фізичної величини, а саме Н - ньютона. Силовідтворюючі установки, що застосовуються калібрувальними лабораторіями як правило, простежуються до національного еталонів через звірення за допомогою прецизійних перетворювачів сили. Калібрування силовимірювальних приладів, як правило, буде проводитися на цих установках відповідно до документованої процедури, наприклад ISO 376, і складові похибки та невизначеності результатів калібрування будуть залежати від калібрувальних та вимірювальних можливостей установок відтворення розміру одиниці сили. Аналогічно, похибка результатів вимірювання при калібрування промислового обладнання, що вимірює силу, буде частково залежати від невизначеності та похибки, що виникає від приладу для вимірювання сили, і похибки будь-якого подальшого вимірювання сили частково залежатимуть від похибки, пов'язаної з відтворенням одиниці сили, у тому числі і національним еталоном. Можна помітити, що похибка та невизначеність остаточного вимірювання сили залежить від усіх попередніх етапів вимірювання, і ця робота має на меті дати рекомендації щодо того, як можна оцінити ці внески. Мета дослідження - аналіз складових похибки багатоважільних силовідтворюючих установок, що входять до складу державного еталона. Проаналізовано метод відтворення, зберігання та передачі розміру одиниці сили, установками важільного підсилювання, які можуть застосовуватися у якості еталонних метрологічними інститутами та калібрувальними лабораторіями. Розглянуто основні принципи роботи зазначених вище еталонних установок та створено атематичну модель відтворення розміру одиниці сили.

Ultrasonic measurement technology in automated control of water resources / I. Gryshanova

Контроль над водними ресурсами стає важливим стратегічним завданням. Тому державні органи ставлять перед агенціями, що займаються водними ресурсами, мету керувати запасами води та створювати правила її раціонального використання. Основним моментом контролю води є вимірювання. Існують три важливі аспекти вимірювань водних ресурсів: при видобутку води з природних надр, при споживанні та при передачі на зберігання. Контроль споживання води іноді базується не на вимірюваннях, а на попередній оцінці, наприклад, за допомогою відкачування. Технологія ультразвукового вимірювання, як основа автоматизованого контролю ресурсів, має потенційну роль на цьому ринку. На відміну від механічних (турбінних) лічильників ультразвукові мають пріоритет, оскільки вони дають можливість реалізувати розумне вимірювання. На відміну від електромагнітних лічильників, які також вимірюють з високою точністю і реалізують розумні функції, ультразвукові лічильники набагато більше підходять для неочищеної води і стічних вод. Такі водні ресурси зазвичай погано контролюються, а це означає, що ніхто не знає їх точної ціни. Вимірювання є обов'язковим для контролю вартості та для виставлення рахунків. Точність є важливим питанням, особливо коли ми говоримо про вимірювання в трубах великих діаметрів. Альтернативи ультразвуковим витратомірам практично немає. Ринок різноманітних приладів обліку рідин зосереджений на діаметрах до 400 мм. Для більших діаметрів використовуються тільки ультразвукові вимірювачі. У них багато каналів зондування потоку, складні алгоритми обробки даних. Таким чином, вони застосовні в дуже широкому діапазоні вимірювання. Розглянуто ультразвукові витратоміри час-імпульсного типу, щоб зрозуміти особливості їхньої теорії вимірювання з урахуванням усіх факторів, що впливають на їхню роботу. Описані похибки, властиві цим витратомірам під час вимірювань. Оскільки точність має велике значення при розрахунках, оцінено та проаналізовано вартість 1 % похибки вимірювання споживання водних ресурсів для труб малих (DN50 - DN150 мм) і великих (DN200 - DN1200 мм) діаметрів. Показано та обговорено втрати від встановлення неякісних приладів обліку.