Browsing by Author "Рудик, Юрій Іванович"

Now showing 1 - 4 of 4

Вдосконалення нормативно-технічної бази випробувань сонячних перетворювачів
(Національний університет "Львівська політехніка", 2017) Василиха, Христина Василівна; Яцук, Василь Олександрович; Національний університет «Львівська політехніка»; Яковлев, Максим Юрійович; Рудик, Юрій Іванович
Дисертація присвячена вдосконаленню нормативно-технічного забезпечення випробувань сонячних перетворювачів. Запропоновано шляхи вдосконалення радіометра з електричним заміщенням для теплових випробувань і визначення ефективності сонячних колекторів. Для покращення комплексу технічних характеристик такого обладнання запропоновано застосовувати напівпровідникові термочутливі діоди, які різночасово використовуються як сенсори температури під час сприйняття сонячного опромінення та як нагрівачі. На підставі експериментальних досліджень вибрано тип планарних транзисторів та розроблено конструкцію сенсорів, які можуть використовуватись в температурних каналах пристроїв для досліджень сонячних систем. Розроблено структуру цифрового вимірювача різниці температури з досліджуваними сенсорами. Запропоновано здійснити калібрування цього вимірювача за будь-якої температури в діапазоні вимірювання та забезпеченні однаковості температур обох сенсорів. Розроблено методику коригування нелінійної складової похибки у всьому вимірювальному діапазоні, в основу якої покладено визначення параметрів апроксимаційних залежностей сенсорів на основі експериментальних даних. Вдосконалено методику випробувань сонячних перетворювачів стосовно визначення теплових характеристик у закритих приміщеннях із застосуванням імітаторів потоку сонячного випромінення та радіометрів з електричним заміщенням. Диссертация посвящена совершенствованию нормативно-технического обеспечения испытаний солнечных преобразователей. Предложены пути совершенствования радиометра с электрическим замещением для тепловых испытаний и определения эффективности солнечных коллекторов. Для улучшения комплекса технических характеристик такого оборудования предложено применять полупроводниковые термочувствительные диоды, которые разновременно используются как датчики температуры при восприятии солнечного облучения и как нагреватели. На основании экспериментальных исследований выбрано тип планарных транзисторов и разработана конструкция сенсоров, которые могут использоваться в температурных каналах устройств для исследований солнечных систем. Разработана структура цифрового измерителя разности температуры с исследуемыми сенсорами. Предложено осуществить калибрование этого измерителя при любой температуры в диапазоне измерения и обеспечении единообразия температур обоих сенсоров. Разработана методика корректировки нелинейной составляющей погрешности во всем измерительном диапазоне, в основу которой положено определение параметров аппроксимационных зависимостей сенсоров на основе экспериментальных данных. Усовершенствована методика испытаний солнечных преобразователей относительно определения тепловых характеристик в закрытых помещениях с применением имитаторов потока солнечного излучения и радиометров с электрическим замещением. Thesis is devoted to improving the normative and technical support of testing of solar converters. The methods to improve the thermal test radiometer with electric substitution and determine the efficiency of solar collectors are proposed. The methods to improve the thermal test equipment and determine the efficiency of solar collectors are proposed. To improve the performance specifications of such equipment, it is proposed to use highly sensitive semiconductor sensors. Based on experimental studies, planar transistors are chosen and sensors that can be used in temperature channels of devices for solar system studies are designed. Series connection of several transistor diodes enables an increase in sensitivity while reducing technological variations and simplifying secondary devices.The experimental studies have shown that the maximum temperature characteristics variation of the nine studied sensors does not exceed ±0.06 С throughout the measuring range of 0 С to +80 С. The structure of a digital temperature difference meter with the studied sensors is designed. The temperature difference meter circuit is based on two current-to-voltage converters, in the feedback of which temperature sensors are enabled. By using a single reference voltage source, the same currents will flow through the sensors. The output signals of both converters are equal to voltage drops on the sensors and are fed to the differential inputs of the ADC, which provides a source code proportional to the measured temperature difference. The meter calibration at any temperature in the measuring range while ensuring the temperature uniformity of both sensors is proposed. After calibration, the estimated error value of the temperature difference meter does not exceed ±0.1 С throughout the measuring range. The calibration method of precision digital thermometers with the designed sensors in two temperature points is proposed. At 0 С, the thermometer additive error is determined, which is later used as a correction to all measuring results. The multiplier factor value is expedient to determine near the maximum measured temperature as the ratio of the nominal and the resulting values of the code that matches the calibration temperature. A method for adjusting a nonlinear error component in the whole measuring range is developed. It is based on determining the parameters of sensors approximating dependencies using experimental data. The logarithmic approximation temperature dependence of semiconductor sensors, whose value is equal to zero at both calibration temperature values is proposed. It is shown that this approximation dependence can be easily implemented in the modern microcontrollers base. After calibration, the acceptable error limit of digital thermometers in the measuring range from 0 С to 100 С does not exceed ±0.1 С. The method of testing solar converters for determining the thermal characteristics in closed rooms with the use of solar radiation simulators and radiometers with electrical substitution is improved.
Оцінювання безпеки складних організаційно-технічних систем кваліметричними методами з урахуванням ризиків
(Національний університет "Львівська політехніка", 2021) Рудик, Юрій Іванович; Микийчук, Микола Миколайович; Львівський державний університет безпеки життєдіяльності; Середюк, Орест Євгенович; Яковлев, Максим Юрійович; Хімічева, Ганна Іванівна
Дисертація присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми, яка полягає у створеннi процедури оцінювання безпеки складних організаційно-технічних систем кваліметричними методами з урахуванням ризиків. Представлено концепцію структурування безпекового показника якості на основі матриці за функцією втрат і ступенем ризику складних організаційнотехнічних систем та запропоновано оцінювати кількісні характеристики комплексного безпекового показника якості, які дозволять визначати миттєвий стан безпеки системи та її стан у певний період часу. Сформульовано методологічні засади отримання інтегрального безпекового показника якості з використанням математичних залежностей побудови матриць функції безпеки, що забезпечує отримання неупередженої та об’єктивної оцінки безпеки в системі технічного регулювання на основі зворотного зв’язку в інфраструктурі якості. На основі опрацювання закону розподілу ймовірності наслідків небезпечних ситуацій запропоновано визначення рівня точності оцінювання безпеки складних організаційно-технічних систем, сумісного з точністю використання даних і методів аналізування, що підвищує відтворюваність результатів визначення безпекового показника якості. Обґрунтoванo вдосконалення математичної багатокритеріальної моделі оцінювання безпеки складних організаційно-технічних систем у вигляді цільової функції, яка заснована на залежності комплексного безпекового показника якості від значень окремих характеристик стану безпеки об’єкта щодо ризику, та визначення її оптимізаційних умов за допомогою функції втрат якості. Розроблено і апробовано підхід до виявлення і коригування оперативного визначення безпеки складних організаційно-технічних систем, для яких методи кваліметрії є нетиповими, що підвищує ефективність функціонування інформаційної системи моніторингу безпеки в умовах швидких змін вимог. Диссертация посвящена решению научно-прикладной проблемы, которая заключается в создании процедуры оценки безопасности сложных организационнотехнических систем квалиметрическими методами с учетом рисков. Представлена концепция структурирования показателя безопасности на основе матрицы по функции потерь и степени риска сложных организационно-технических систем и предложено оценивать количественные характеристики комплексного показателя безопасности, которые позволят определять мгновенное состояние безопасности системы и ее состояние в определённый период времени. Сформулированы методологические основы получения интегрального безопасности показателя качества с использованием математических зависимостей построения матриц функций защиты, обеспечивает получение объективной и объективной оценки безопасности в системе технического регулирования на основе обратной связи в инфраструктуре качества. На основе обработки закона распределения вероятности последствий опасных ситуаций предложено определение уровня точности оценки безопасности сложных организационно-технических систем, совместимого с точностью использования данных и методов анализа, что повышает воспроизводимость результатов определения безопасности показателя качества. Обоснованo совершенствование математической многокритериальной модели оценки безопасности сложных организационно-технических систем в виде целевой функции, которая основана на зависимости комплексного безопасности показателя качества от значений отдельных характеристик состояния безопасности объекта относительно риска, и определение ее оптимизационных условий с помощью функции потерь качества. Разработан и апробирован подход к выявлению и коррекции оперативного определения безопасности сложных организационно-технических систем, для которых методы квалиметрии нетипичными, что повышает эффективность функционирования информационной системы мониторинга безопасности в условиях быстрых изменений требований. The dissertation is devoted to solving a scientific and applied problem which consists of creating a safety estimation procedure for complex organizational and technical system (COTS) by qualimetric methods that take risks into account. Conducting research on the development of theoretical, technical, organizational, methodological and regulatory frameworks for such an assessment is of significant scientific and practical importance. The concept of structuring the safety indicator based on the matrix by cost function and degree of risk for complex organizational and technical systems is presented and it is proposed to evaluate the quantitative characteristics of the complex safety indicator, which will determine the instantaneous safety status of the system and its state over time. Methodological bases of obtaining an integrated safety quality indicator using mathematical dependences of construction of safety function matrices are formulated, which provides an unbiased and objective safety assessment in the system of technical regulation based on feedback in the quality infrastructure. Based on the elaboration of the law of distribution of the dangerous situations consequences probability, it is proposed to determine the safety assessment accuracy level of complex organizational and technical systems, compatible with the accuracy of data and analysis methods, which increases the reproducibility of safety indicators. It is proposed to establish a scale for the integrated safety quality indicator according to the relative parameters of influence in the form of a mathematical relation, which gives a physical justification for the comparability of assessments. The methodology of obtaining a normative safety assessment of complex organizational and technical systems by further introduction of the coefficient of the regulatory function was further developed and the expediency of their probabilistic analysis by level of risk was proved, which increases the effectiveness of safety assessments. Substantiation of improvement of mathematical multicriterial model of safety assessment of complex organizational and technical systems in the form of objective function, which is based on dependence of complex safety quality indicator on values of separate characteristics of safety condition of object on risk, and definition of its optimization conditions by quality loss function. An approach to identifying and adjusting the operational security definition of complex organizational and technical systems for which qualimetry methods are atypical has been developed and tested, which increases the efficiency of the security monitoring information system in the face of rapid changes in requirements. The results of theoretical and experimental research can be used in the modernization of quality infrastructure in the system of technical regulation; at enterprises and institutions during the evaluation of their products, services and management systems, increasing the reliability of the results of the evaluation of safety quality indicators. In particular, the methodology of obtaining regulatory safety assessment of a complex organizational and technical system and justification of the analysis of assessed objects by risk level, which increases the effectiveness of safety assessment. According to the proposed method of establishing the level of accuracy of COTS security assessment, compatible with the accuracy of data use and analysis methods, the cost-effectiveness of choosing an assessment method or improving COTS security tools is determined. The proposed method of assessing the safety of qualimetry objects with the direct participation of the user based on geographic information tools ensures the effective functioning of the information system for monitoring the safety of COTS. The developed concept of security indicators express control of COTS (type "checklist") and the defined ways of their rationing will promote a functioning efficiency increase of safety monitoring information system. The proposed optimized quality infrastructure with the addition of elements that are influenced by government agencies and professional associations, forms an objective and reliable information on the safety of the COTS. This division contributes to the structuring of knowledge, allows to assess the effectiveness of different methods of safety assessment and the selection of the best design solutions, considering the specifics of the risk, conditions and scenarios of risk development in the COTS.
Переносні калібратори для оперативного контролювання характеристик засобів вимірювань
(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Матвіїв, Роман Олегович; Яцук, Василь Олександрович; Національний університет «Львівська політехніка»; Середюк, Орест Євгенович; Рудик, Юрій Іванович
Дисертація присвячена вдосконаленню структур калібраторів напруги та імітаторів опору за допомогою коригування адитивних похибок. Проведено аналіз вимог нормативних документів до метрологічних характеристик калібраторів напруги та опору. Запропоновано в калібраторах напруги та опору застосовувати метод комутаційного інвертування для коригування адитивних похибок. Розроблено структуру калібратора напруги з коригуванням адитивних похибок. Вдосконалено структури калібратора напруги постійного струму за допомогою використання додаткового джерела зразкової напруги та елементів аналогової пам’яті, що дозволило зменшити вплив перехідних процесів. Проведено дослідження комп’ютерної моделі калібратора напруги постійного струму. Розроблено структуру імітатора опору постійного струму з коригуванням адитивних похибок. Запропоновано структуру калібратора напруги з широтно-імпульсним подільником напруги в якому для коригування похибок використаний метод комутаційного інвертування. Проведені комп’ютерні дослідження моделей імітатору опору та калібратора напруги з широтно-імпульсним подільником. Виготовлено експериментальний макет калібратора напруги постійного струму з коригуванням адитивних похибок. Проведено експериментальні дослідження макету калібратора напруги та вибрано оптимальну частоту тактового генератора для керування комутуючими елементами. Диссертация посвящена усовершенствованию структур калибраторов напряжения и имитаторов сопротивления с помощью коррекции аддитивных составляющих погрешности. Проведен анализ требований нормативных документов к метрологическим характеристикам калибраторов напряжения и сопротивления. Предложено в калибраторах напряжения и сопротивления для коррекции аддитивных составляющих погрешности применять метод коммутационного инвертирования. Разработана структура калибратора напряжения с коррекцией аддитивных составляющих погрешности. Усовершенствована структура калибратора напряжения постоянного тока путем использования дополнительного источника образцового напряжения и элементов аналоговой памяти, что позволило уменьшить влияние переходных процессов. Проведено исследование компьютерной модели калибратора напряжения постоянного тока. Разработана структура имитатора сопротивления постоянного тока с коррекцией аддитивных составляющих погрешности. Предложена структура калибратора напряжения с широтно-импульсным делителем напряжения, в котором для коррекции погрешностей использован метод коммутационного инвертирования. Проведены компьютерные исследования моделей имитатора сопротивления и калибратора напряжения с широтно-импульсным делителем. Изготовлен экспериментальный макет калибратора напряжения постоянного тока с коррекцией аддитивных составляющих погрешности. Проведены экспериментальные исследования макета калибратора напряжения и выбрана оптимальная частота тактового генератора для управления коммутирующими элементами.
Удосконалення методів та розроблення віртуального засобу оцінювання якості продукції овочівництва
(Національний університет "Львівська політехніка", 2021) Мідик, Ігор-Михайло Володимирович; Столярчук, Петро Гаврилович; Національний університет "Львівська політехніка"; Васілевський, Олександр Миколайович; Рудик, Юрій Іванович
Проаналізовано методи аналізу якісного та кількісного складу харчових продуктів. На основі проведеного огляду методів контролю якості овочів визначено, що перспективним методом кількісного аналізу вмісту мінеральних речовин в овочах є кондуктометричний метод дослідження рідин, що ґрунтується на вимірюванні електричної провідності. На основі математичного аналізу з використаннямтеорії нечітких множин вивчено вплив мінеральних добрив на вміст корисних речовин (клітковини, вуглеводів, білків). При цьому, задача розв’язана у три етапи: 1) апроксимація результатів впливу мінеральних добрив на вміст корисних речовин 2) симплекс – метод. Знаходження оптимальних значень задачі лінійного програмування - параметрів w0 та d0 3) розв’язок системи нерівностей із шуканим результатом – марка мінеральних добрив. Також здійснений розрахунок функції належності цілі та обмежень для повної картини розв’язку математичної задачі. Досліджено можливості відомого імітансного методу для контролю показників якості овочевого соку. У кондуктометричну комірку поміщались модельні рідини – овочеві соки з домішками важких металів. Вивчено залежності активної та реактивної складових електропровідності овочевого соку з домішками іонів міді та натрію в частотному діапазоні 50 Гц - 100 кГц. Використання отриманих залежностей покращує інформативність електричних досліджень і, таким чином, підвищує оперативність аналізу показників якості. Розроблений засіб вимірювання та отримані залежності дають змогу здійснювати експрес-контроль вмісту домішок в овочевих соках за електричними параметрами. Для імітансного контролю показників якості овочевого соку запропоновано і реалізовано віртуальний засіб вимірювання на основі апаратно-програмної платформи LabVIEW та з блоком NI USB 6009. Віртуальний прилад у складі: ПК з програмним забезпеченням LabVIEW, згаданого блоку NI USB 6009 та кондуктометричної комірки з соком вжито для визначення вмісту важких металів у цьому соці. Тим самим, доведено, що у виробничих умовах при незначних витратах можна оперативно контролювати якість овочів, з яких отримують досліджуваний сік. Проанализированы методы анализа качественного и количественного состава пищевых продуктов. На основе обзора методов контроля качества овощей определено, что перспективным методом количественного анализа содержания минеральных веществ в овощах есть кондуктометрический метод исследования жидкостей, основанный на измерении электрической проводимости. На основе математического анализа с использованием теории нечетких множеств изучено влияние минеральных удобрений на содержание полезных веществ (клетчатки, углеводов, белков). При этом, задача решена в три этапа: 1) аппроксимация результатов воздействия минеральных удобрений на содержание полезных веществ 2) симплекс - метод. Нахождение оптимальних значений задачи линейного програмирования - параметров w0 и d0 3) решение системы неравенств с искомым результатом - марка минеральных удобрений Расчет функции принадлежности цели и ограничений для полной картины решения математической задачи. Исследованы возможности известного имитансного метода для контроля показателей качества овощного сока. Для экспериментальных исследований разработана структура измерительного средства в составе кондуктометрической ячейки, RLС-метра, блоков управления и обработки результатов. В кондуктометрическую ячейку помещались модельные жидкости - овощные соки с примесями тяжелых металлов. Изучены зависимости активной и реактивной составляющих электропроводности овощного сока с примесями ионов меди и натрия в частотном диапазоне 50 Гц - 100 кГц. Использование полученных зависимостей улучшает информативность электрических исследований и, таким образом, повышает оперативность анализа показателей качества. Разработан способ измерения и полученные зависимости позволяют осуществлять экспресс-контроль содержания примесей в овощных соках по электрическим параметрам. Для иммитансного контроля показателей качества овощного сока предложено и реализовано виртуальное средство измерения на основе аппаратно-программной платформы LabVIEW с блоком NI USB 6009. Виртуальный прибор в составе ПК с программным обеспечением LabVIEW, упомянутого блока NI USB 6009 и кондуктометрической ячейки с соком приняты для определения содержания тяжелых металлов в этом соке. Тем самым, доказано, что в производственных условиях при незначительных затратах можно оперативно контролировать качество овощей, из которых получают исследуемый сок. The dissertation is devoted to the improvement of methodological and metrological assurance of quality control of vegetables and juices from them on the basis of their electro physical parameters analysis with the help of virtual means of immitance control. The first section analyzes the methods for the qualitative and quantitative composition of food products. Measuring methods of analysis are based on the physical, chemical and biological properties of the substance. The described methods are briefly described; their advantages and disadvantages are indicated. Electrochemical methods, which are related to changes in structure, chemical composition and concentration, are shown to be effective and provide qualitative and quantitative analysis of substances in gas, liquid or solid state. Informative parameters, in this case, are electrical parameters. In the second section, a comparative analysis of the normative base of Ukraine was carried out in order to approximate the legislation on quality and safety of vegetables and their products to the standards of international law. To optimize the overall quality index, it is proposed to use the mathematical apparatus of the theory of fuzzy sets, since the characteristics of the product must be in a certain range. As a result, several mathematical models for the complex evaluation of the quality of agricultural products for fuzzy constraints are constructed: I model is a model for identifying vegetables with the highest content of fiber, carbohydrates and proteins, depending on the amount of mineral fertilizers (maximum value of the function defining a complex quality index); II Model - a model for achieving the maximum weight of agricultural products (maximum value of the function of mass depending on mineral fertilizers); III model - a model for ensuring the cultivation of agricultural products with specified parameters of the proportion of nutrients (carbohydrates, proteins); IV Model is a model of safety of vegetables, that is, a model for assessing the safety of products in relation to its contamination by heavy metals. Based on mathematical analysis using fuzzy set theory, the effect of mineral fertilizers on the content of nutrients (fiber, carbohydrates, proteins) has been studied. In this case, the problem is solved in three stages: 1) Approximation of the results of the influence of mineral fertilizers on the content of nutrients 2) Simplex - method. Finding the parameters w0 and d0 3) The solution of the system of inequalities with all the desired results - the brand of mineral fertilizers, mathematical parameters λ Calculation of the goal affiliation function and constraints for a complete picture of the solution of a mathematical problem. In the third section, a processing of the results was developed. In conductivity cell was placed model liquids - vegetable juices with impurities of heavy metals. The dependences of the active and reactive components of electrical conductivity of vegetable juice with impurities of copper ions and sodium ions on the frequency of the electromagnetic field of 50Hz-100kHz were studied. It was found on the basis of experimental study: 1) As the frequency of the test signal increases, the active component becomes constant (independent of frequency), and the reactive component approaches zero. As the purpose of research is complex conductivity, I consider research on high frequencies uninformative. 2) At frequencies below 1000 Hz, the experimentally obtained inverse dependence of the active and reactive components of conductivity, which provides information on the quality of juice without additives. 3) In the presence of heavy metal impurities in the controlled juice sample, using immittance measurements, it is possible to prove the efficiency of this method for qualitative and quantitative analysis of carrot juice. The fourth chapter presents a developed virtual means for measuring the imitation of vegetable juice was described. For immitance control of vegetable juice quality indicators, a virtual measuring device based on the LabVIEW hardware platform and a compatible NI USB 6009 unit was proposed and implemented. This enabled the rapid analysis of the juice content of the mineral substances by electrical parameters. Thus, in production conditions, at a negligible cost, you can quickly control the quality of vegetables from which the juice is obtained. The virtual device consists of: a PC with LabVIEW software, the mentioned NI USB 6009 block and a conductivity cell with juice used to determine the content of heavy metals in this juice. To measure and calculate the imitation of the object, a sinusoidal test signal was generated in the form of voltage variable amplitude of 10-20 mV. Since the NI USB 6009 unit is not capable of generating alternating voltage, the program uses certain elements of the NI-DAQ task with the While Loop with Stop Button cycle. To do this, it was created the Channel Generation - Create Channel (Start Task, Write, Clean Task), and Wait, which governs the sinusoidal period. The immittance values were obtained by mathematical processing of voltage and current signals of the conductometric cell with the investigated juice. The operation of mathematical processing is provided by the algorithm of the virtual measuring instrument. It was carried out in three possible ways: 1. The classical method, which involves the use of Euler's equation. 2. A method of measuring active and reactive power and dividing the effective value of the signal power by the square of the current value. 3. Method using exponential Fourier transformation using the voltage and current signals of the measured object to estimate the first harmonics.