Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
6 results
Search Results
Item Вдосконалення методів та засобів імпедансометрії для дослідження тканин організму людини(Національний університет "Львівська політехніка", 2016) Антонюк, Олена ОлександрівнаДисертація присвячена вдосконаленню технічної складової метрологічного забезпечення імітансного методу для дослідження тканин організму людини. Запропоновано спосіб локалізації вимірювання імпедансу ділянок тканин організму людини. Отримано аналітичні вирази для оцінювання похибок вимірювання параметрів елементів схем заміщення тканин організму людини. Запропоновано структури вимірювальних перетворювачів «імпеданс-напруга» для засобів діагностування стану біологічних об’єктів та способи реалізації вимірювань складових імпедансу біологічних об’єктів. Виявлено, що реактивна складова імпедансу приймає екстремальне значення на частоті, яка пропорційна параметрам приелектродного імпедансу, що може бути використано для ідентифікації біологічних об’єктів за реактивними складовими. Запропоновано новий вимірювальний перетворювач на основі перетворення «імпеданс-напруга» з п’ятиелектродним сенсором, що забезпечує інваріантність результату до неінформативних імпедансів (приелектродних, поверхневих та меридіанних імпедансів). Диссертация посвящена совершенствованию технической составляющей метрологического обеспечения иммитансного метода для исследования тканей организма человека. Предложен способ локализации измерения импеданса участков тканей организма человека. Получены аналитические выражения для оценивания погрешностей измерения параметров элементов схем замещения тканей организма человека. Предложены структуры измерительных преобразователей «импеданс-напряжение» для средств диагностирования состояния биологических объектов и способы реализации измерений составляющих импеданса биологических объектов. Выявлено, что реактивная составляющая импеданса принимает экстремальное значение на частоте, которая пропорциональна приэлектродным параметрам, что может быть использовано для идентификации биологических объектов по реактивным составляющим. Предложен новый измерительный преобразователь на основе преобразования «импеданс-напряжение» с пятиэлектродным сенсором, который обеспечивает инвариантность результата к неинформативным импедансам (приелектродным, поверхностным и меридианным импедансам). Thesis is devoted to improvement of the technical component of metrological assurance of immitance approach to study human body tissues. Analysis of current research of the human body tissues using immitance measurement method is conducted. Different methods and technical means of examination of biological objects were analyzed with the help of measuring parameters of immitance that are used during implementation of method of impedancemetry. It is indicated that human body tissues are presented as a two-terminal network in wide frequency range. The principle of examination of biological objects with unknown equivalent circuits was characterized. Improved circuits of various embodiment sensors with a biological object, taking into account all types of impedances (surface, meridian, volume) were shown. Ways of localization of impedance measurement of human body tissue areas that allow measuring impedance of tissues of specified size are suggested. Ways by which one can determine the parameters of the components of known living tissues equivalent circuits were proposed. Theoretical study of mathematical models of the most common equivalent circuits of human body tissues over a wide frequency range was made. Mathematical models of active and reactive impedance components in frequency range considering electrode impedance were analyzed. It is shown that reactive component takes an extreme value in the range of low frequencies; herewith frequency depends on electrode impedance parameters. It may be used for identification of biological tissues considering area of current electrodes, their form and contact resistance, because by this the electrode impedance is determined. The question of providing the specified metrological characteristics of the technical component of metrological assurance, including analysis of the methodological measurement errors of circuit informative parameters, and electrode impedance evaluation impact on the nature of impedance components was considered. Investigation of the mathematical models of methodological errors shows that errors can be calculated for the selective frequency. Also the frequency for a given measurement error of parameters of equivalent circuits can be choosed. The principles of formation of measuring converters for their use in biological object impedance measuring were analyzed. It is indicated that it is advisable to use method of direct conversion «immitance-voltage» for measurement of both impedance and admittance parameters while providing with appropriate modes. Ways of formation of direct and indirect measurement means of active and reactive components of impedance and admittance are examined. Considered ways of immitance parameters measurement allow to indificate the objects of biological nature by changing of their electrical parameters in the frequency range. Existing or available tools with specified metrological existing or available tools for different purposes and with specified metrological characteristics are used. The structures of measuring converters «impedance-voltage» and means of measuring impedance components of biological tissues, that ensure mode of given current and result invariance to electrode impedances and test signal voltage were considered. The structure of the proposed mean of measuring allow to reduce measurement error and to simplify measurement circuit. Experimental study of active and reactive components of impedance of biological objects using different embodiment sensors was made. Admittance parameters for persons of the same age with no abnormalities, divided by gender, were investigated. Analysis of active and reactive components of admittance showed that it is necessary to analyze the immitance components over the frequency range for implementation of monitoring studies.Item Розроблення елементів сенсорної техніки на основі структур кремній-на-ізоляторі та мікрокристалів кремнію, модифікованих домішками бору і нікелю(Національний університет "Львівська політехніка", 2016) Ховерко, Юрій МиколайовичДисертаційна робота присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми створення елементів сенсорної техніки на основі структур кремній-на-ізоляторі, та мікрокристалів кремнію, легованих домішками бору і нікелю. Проведено комплексне дослідження електрофізичних властивостей структур кремній- на-ізоляторі та мікрокристалів кремнію у широкому інтервалі температур на постійному та змінному струмах, що є передумовою розроблення фізичних основ створення мікроелектронних сенсорів на базі полікристалічного та ниткоподібного кремнію і встановлено, що за кріогенних температур в околі температури рідкого гелію провідність змінюється стрибкоподібно по локалізованих домішкових рівнях. Обгрунтовано фізичні моделі, які описують деформаційно-стимульовані та спін-поляризаційні ефекти в мікрокристалах кремнію та КНІ-структурах, що лягло в основу розроблення нових підходів щодо створення елементів сенсорної техніки і дозволять прогнозувати необхідні параметри в процесі їх виготовлення. Запропоновано високочутливі сенсори деформації, температури, магнітного поля, що має важливе значення для сучасної кріоелектроніки, кріоенергетики, сенсорної мікро- та наноелектроніки, а також пристрої, що виготовлені за рахунок поєднання технологій отримання структур кремній-на-ізоляторі та мікрокристалів кремнію шляхом розроблення нових підходів та конструктивно-технологічних методів до формування функціональних властивостей приладів. Представлено чутливий елемент акселерометра, що дало можливість реалізувати як дискретний прилад, так і елемент зінтегрованих наноелектромеханічних систем зі структурою кремній-на-ізоляторі, який забезпечує контроль переміщення з точністю 200 нм. На основі комплексного використання мікрокристалів кремнію та структур кремній-на ізоляторі створено як дискретні елементи твердотільної електроніки (індуктивні, ємнісні елементи), так і комбіновані (коливальні контури), які реалізуються за суміщеними технологіями. Конструкція коливального контура передбачає комбінацію елементів, яка складається з ниткоподібного кристала кремнію із концентрацією легуючої домішки, що відповідає діелектричному боку переходу метал-діелектрик та полікристалічного кремнію в КНІ-структурах. Диссертация посвящена решению научно-прикладной проблемы создания элементов сенсорной техники на основе структур кремний-на-изоляторе и микрокристаллов кремния, легированных примесями бора и никеля. Проведено комплексное исследование электрофизических свойств структур кремний-на-изоляторе и микрокристаллов кремния в широком интервале температур на постоянном и переменном токах, что является предпосылкой разработки физических основ создания микроэлектронных сенсоров на базе поликристаллического и нитевидного кремния и установлено, что при криогенных температурах, возле температуры жидкого гелия проводимость, меняется скачкообразно по локализованным примесным уровням. Обоснованно физические модели, описывающие деформационно-стимулированные и спин-поляризационные эффекты в микрокристаллах кремния и КНИ-структурах, что легло в основу разработки новых подходов по созданию элементов сенсорной техники и позволят прогнозировать необходимые параметры в процессе их изготовления. Предложено высокочувствительные сенсоры деформации, температуры, магнитного поля, что имеет важное значение для современной криоэлектроники, криоэнергетики, сенсорной микро- и наноэлектроники, а также устройства, изготовленные за счет сочетания технологий получения структур кремний-на-изоляторе и микрокристаллов кремния путем разработки новых подходов и конструктивно-технологических методов к формированию функциональных свойств приборов. Представлено чувствительный элемент акселерометра, что позволило реализовать как дискретный прибор, так и элемент интегрированных наноэлектромеханических систем со структурой кремний-на-изоляторе, который обеспечивает контроль перемещения с точностью 200 нм. На основе комплексного использования микрокристаллов кремния и структур кремний-на изоляторе созданы как дискретные элементы твердотельной электроники (индуктивные, емкостные элементы), так и комбинированные (колебательные контуры), которые реализуются по совмещенным технологиям. Конструкция колебательного контура предусматривает комбинацию элементов, которая состоит из нитевидного кристалла кремния с концентрацией легирующей примеси, что соответствует диэлектрической стороне перехода металл-диэлектрик и поликристаллического кремния в КНИ-структурах. The thesis is devoted to the solution of scientific and applied problems of development of elements of sensing equipment on the basis of silicon-on-insulator structures and silicon microcrystals doped with boron and nickel impurities. A comprehensive study of electrical properties of silicon-on-insulator structures and silicon microcrystals in a wide temperature range at direct and alternating currents, which is a prerequisite for the development of physical foundations of microelectronic sensors based on polycrystalline and needle-like silicon was conducted, and it was established that at cryogenic temperatures in the vicinity of helium ones, the conductivity changes abruptly over localized impurity levels. The study of the properties of poly-silicon layers in SOI structures by impedance analysis method (AC measurements) allowed for determining the effect of material dispersion on its low-temperature conductivity and for separating and identifying the contributions of various microstructure elements in the sample conductivity. In both the DC and AC cases the Mott law hopping conductivity in non-recrystallized poly-Si samples has been confirmed at low temperatures (4.2 – 30 K). A capacitive type of Nyquist plot in turn supported this assumption. In laser-recrystallized poly-Si layers the charge carrier transport is limited by grain barriers and corresponds rather to percolation type of conduction, obeying the Shklovskii-Efros law The physical models were proposed to describe the strain-induced and spin polarization effects in silicon microcrystals and SOI structures, which formed the basis for the development of new approaches to the fabrication of elements of sensing equipment, and will allow to predict the required parameters in a manufacturing process. The results of low-temperature studies of magnetization of silicon nanocrystals doped with boron and nickel impurities showed that at liquid helium temperatures the crystal conductance changes abruptly due to localization of impurity levels. The magnetic properties of crystals, the concentration of which corresponds to a dielectric and metal side of metal-insulator transition, subject to the percolation laws of the formation of magnetic clusters, that in turn is important for the development of devices that can be used in spintronics. A highly sensitive strain, temperature, magnetic field sensors were proposed, which are important for modern cryoelectronics, cryoelectronic storage, sensor micro- and nanoelectronics, as well as for the devices made by combining the techniques of silicon-on-insulator structures and silicon microcrystals fabrication through the development of new approaches and structural and technological methods for the formation of functional properties of devices. The developed sensing element of accelerometer made it possible to implement as a discrete device or an element of integrated nanoelectromechanical system based on silicon-on-insulator structure, which provides the displacement with precision of 200 nm. Based on the multipurpose use of silicon microcrystals and silicon-on-insulator structures, the discrete solid state elements (inductive, capacitive elements) and combined elements (oscillatory circuits) implemented by positioning technologies were developed. The design of the oscillatory circuit provides a combination of elements consisting of silicon whisker with a dopant concentration corresponding to the dielectric side of metal-insulator transition and polycrystalline silicon in SOI structures.Item Розвиток метрологічного забезпечення вимірювання електрофізичних параметрів об’єктів кваліметрії неелектричної природи(Національний університет "Львівська політехніка", 2014) Герасим, Марта РоманівнаДисертація присвячена удосконаленню метрологічного забезпечення вимірювання електрофізичних параметрів об’єктів неелектричної природи. Вирішення проблеми грунтується на вимірюванні параметрів імітансу об’єкта контролю, що подається у вигляді багатоелементного двополюсника. Перелічено основні проблеми вимірювання об’єктів неелектричної природи електричними методами. Проаналізовано вплив ємності подвійного шару та імпедансу Варбурга на інформативні параметри, а також наведено схеми заміщення первинного перетворювача із врахуванням приелектродних ефектів. Отримано математичне моделювання складових адмітансу в широкому частотному діапазоні, що характеризується амплітудною зміною та зміною форми залежностей. За результатами аналізу математичної моделі можна вибрати частоту тестового сигналу або частотний діапазон дослідження електрофізичних параметрів об’єктів неелектричної природи за допомогою контактних первинних перетворювачів. Залежність реактивної складової адмітансу контактного первинного перетворювача з низькоомним об’єктом містить три піддіапазони частот, в яких складова має свій характер зміни. Запропоновано вимірювальні перетворювачі імпедансу об’єктів неелектричної природи, які забезпечують інваріантність результату вимірювання до ємності подвійного шару та до параметрів тестового сигналу. The thesis is dedicated to the improvement of metrological assurance of electrical parameters measuring of non-electrical nature objects. The solution of problem is based on immittance parameters measurement of control object, supplied as a multi-element two-terminal network. Parameters of such two-terminal network characterize physical and chemical properties of control object. It is established that near-electrode phenomena (in particular, the capacity of the double layer) significantly affect on the measurement result. The electrical and mathematical models of primary contact transducers with considering of the near-electrode effects are shown. The influence of the near-electrode capacity on the measurement result of informative parameters is analyzed. Mathematical modeling of admittance components in a wide frequency range is conducted. The dependence of the admittance reactive component of the primary contact transducer with a low-frequency control object contains three ranges in which the component has its own character changes. According to the analysis of mathematical model we can select the frequency of the test signal or frequency range of electrophysical parameters research of non-electrical nature objects, using the primary contact transducers. The variants of construction of “impedance-voltage” transducers with four-electrode contact sensors are suggested. This approach allows to provide a result invariance of the measurement to the near-electrode capacity and to the change of signal parameters. It is found that the near-electrode capacity of primary contact transducer depends not only on the area of the electrode, but also on the inter-electrode distance. Диссертация посвящена улучшению метрологического обеспечения измерения электрофизических параметров объектов неэлектрической природы. Проанализированы широкий спектр современных научных исследований с помощью имитансного метода измерения. Перечислены основные проблемы измерения объектов неэлектрической природы контактными первичными преобразователями. Проведенный анализ влияния емкости двойного слоя и импеданса Варбурга на информативные параметры, а также приведены схемы замещения первичного преобразователя с учетом приэлектродных эффектов. Получено математическое моделирование составляющих адмитанса в широком частотном диапазоне. Моделирование зависимостей характеризуется изменением как амплитудных значений так и формы. По результатам анализа, в зависимости от частотного диапазона можно измерять или приэлектродною емкость, или параметры объекта контроля. Реактивная составляющая адмитанса контактного первичного преобразователя с низкоомным объектом содержит три диапазона частот, в которых составляющая имеет свой характер изменения. Первый диапазон характеризуется экстремальным значением, второй – малой зависимостью от частоты и третий диапазон - стремительным ростом. Предложены варианты построения измерительных преобразователей импеданса объектов неэлектрической природы с четырехэлектродными контактными сенсорами, обеспечивающих инвариантность результата к неинформативным импедансам. Рассмотренные измерительные преобразователи могут быть использованы для построения средств контроля показателей качества жидкостей по реактивной и активной составляющими комплексной проводимости в звуковом частотном диапазоне.Item Імпедансні та магнетні характеристики ниткоподібних кристалів кремнію в околі переходу метал – діелектрик для створення приладів(Національний університет "Львівська політехніка", 2014) Корецький, Роман МиколайовичДисертація присвячена дослідженню імпедансних та магнетних характеристик ниткоподібних кристалів Si з концентрацією легуючої домішки в околі переходу метал – діелектрик, вивченню зміни їх від ступеня легування, а також дослідженню властивостей для розширення існуючих уявлень про фізичну природу багатьох процесів у твердих тілах, що дало можливість розробити концепцію створення нових сучасних приладів із наперед заданими та прогнозованими характеристиками. Наведено результати досліджень електрофізичних, імпедансних та магнетних властивостей ниткоподібних кристалів Si. Встановлено, що характер реактивної складової імпедансу НК кремнію суттєво залежить від ступеня наближення до ПМД. Зокрема, в області низьких температур 4,2÷20 К у зразках з напівпровідниковим характером електропровідності виявлений ємнісний, а у зразках з металевим характером електропровідності – індуктивний характер імпедансу. На частотні характеристики дія одновісної деформації стиску при низьких температурах сприяє розширенню температурної області в якій спостерігається імпеданс ємнісного характеру в зразках з концентрацією легуючої домішки з діелектричного боку ПМД. Виявлені особливості дозволили запропонувати реактивні (ємнісні та індуктивні) елементи твердотільної електроніки працездатні за низьких температур. Запропоновано удосконалену модель створення сенсорів деформації на основі виявленого гігантського тензорезистивного ефекту на змінному струмі в зразках НК Si р-типу провідності за низьких температур. Диссертация посвящена исследованию импедансных и магнитных характеристик нитевидных кристаллов Si с концентрацией легирующей примеси в окрестности перехода металл - диэлектрик, изучению изменения их от степени легирования, а также исследованию свойств для расширения существующих представлений о физической природе многих процессов в твердых телах, что дало возможность разработать концепцию создание новых современных приборов с заданными и прогнозируемыми характеристиками. Приведены результаты исследований электрофизических, импедансных и магнитных свойств нитевидных кристаллов Si. Установлено, что характер реактивной составляющей импеданса НК кремния существенно зависит от степени приближения к ПМД. В частности, в области низких температур 4,2÷20 К в образцах с полупроводниковым характером электропроводности обнаружен емкостной, а в образцах с металлическим характером электропроводности - индуктивный характер импеданса. На частотные характеристики действие одноосной деформации сжатия при низких температурах способствует расширению температурной области в которой наблюдается сопротивление емкостного характера в образцах с концентрацией легирующей примеси с диэлектрической стороны ПМД. Обнаружены особенности позволили предложить реактивные (емкостные и индуктивные) элементы твердотельной электроники работоспособны при низких температурах. При криогенных температур исследовано магнитное сопротивления НК Si р- типа проводимости с удельным опорами ρ300K=0,009 ÷ 0,02 Ом·см, что соответствует концентрации примеси бора как из металлической, так и диэлектрической стороны ПМД. Установлено, что характер магнетосопротивления в НК Si р-типа проводимости определяется механизмом проводимости, который реализуется в образцах в зависимости от концентрации легирующей примеси и температуры измерения. В частности, впервые установлено появление ВМО в поперечном магнитных поле в легированных НК Si с концентрацией легирующей примеси, соответствующего переходу металл-диэлектрик. Виявлено, что для данных образцов наблюдаются различия в зависимостей магнетосопротивления в магнитном поле, сделано предположение, что характер температурных зависимостей сопротивления и магнетосопротивления НК Si с концентрацией легирующей примеси, соответствующего переходу металл-диэлектрик, в интервале низких температур определяется действием эффекта Кондо, связанного с рассеянием носителей заряда на носителях заряда с противоположными спинами, локализованных на примесях. Из анализа полученных данных как температурной зависимости электропроводности, так и магнетосопротивления для одних и тех же НК Si следует, что при низких температурах (4,2 ÷ 20) К доминирует проводимость, обусловленная прыжками носителей заряда по локализованных состояниях (прыжковая проводимость с переменной длиной прыжка ). На основе данных зависимостей рассчитаны характеристики электронной подсистемы: плотность локализованных состояний, которая равна NЕ(F) = 8,46 1017 эВ см-3 и радиус локализации носителей заряда – 8,6 нм, а параметры прыжковой проводимости, в частности значение энергии активации : ε2 = 2,3 мэВ и длину прыжка R = 8,0 нм. Предложена усовершенствованная модель создания сенсоров деформации на основе обнаруженного гигантского тензорезистивного эффекта на переменном токе в образцах НК Si р- типа проводимости при низких температурах. This research focuses on impedance and magnetic characteristics of Si whiskers with dopant concentration in the vicinity of the metal - insulator transition , the study of changes in the degree of doping , and the study of the properties for the expansion of existing ideas about the physical nature of many processes in solids, which made it possible to develop a concept creation of modern devices with predetermined and predictable characteristics. The results of research of electro, impedance and magnetic properties of whiskers Si.It was established that the nature of the reactive component of impedance silicon whisker strongly depends on the degree of approximation to the MIT. In particular, at low temperatures 4,2÷20 K in samples with a semiconductor capacitive nature of conductivity is found, and in samples with metallic conductivity character - character inductive impedance. On the frequency response performance uniaxial compressive deformation at low temperatures enhances the temperature region in which there is a capacitive impedance in samples with dopant concentration of the dielectric side of MIT. The features allowed to offer reactive (capacitive and inductive) elements of solid-state electronics are efficient at low temperatures. An improved model of the formation of strain sensors based on the detected giant tensoresistive effect on the AC in the samples Si p-type conductivity at low temperatures.Item Покращення метрологічних характеристик портативних частотних аналізаторів імпедансу(Національний університет "Львівська політехніка", 2014) Хома, Юрій ВолодимировичДисертаційна робота присвячена вирішенню важливої науково-прикладної задачі – підвищенню точності і розширенню частотного діапазону портативних частотних аналізаторів імпедансу (ЧАІ). В роботі сформульовано вимоги до портативних ЧАІ та розроблено концепцію покращення їх метрологічних характеристик, яка ґрунтується на мінімізації аналогової частини вимірювального каналу і передбачає застосування цифрового опрацювання сигналів і алгоритмічної корекції для компенсації похибок результатів вимірювання. Обґрунтовано доцільність модифікації структури DDS-синтезаторів для формування зондувального і ортогональних сигналів ЧАІ, встановлено вимоги до їх параметрів і досліджено джерела похибок. Проаналізовано особливості реалізації квадратурного розділення за алгоритмом одночастотного перетворення Фур’є, одержано моделі похибок, на основі яких обґрунтовано шляхи підвищення точності ЧАІ. Показано переваги застосування у структурі портативних ЧАІ виносних активних вимірювальних перетворювачів. Розроблено математичні моделі перетворювачів імпедансу і адмітансу в напругу, на основі яких синтезовано аналітичні вирази для компенсації частотних похибок. Створено метрологічну модель вимірювального каналу розроблених ЧАІ, описано і проаналізовано варіанти їх побудови на сучасній елементній базі. Диссертационная работа посвящена решению важной научно-прикладной задачи – повышению точности и расширению частотного диапазона портативных частотных анализаторов импеданса (ЧАИ). В работе сформулированы требования к портативным частотным анализаторам импеданса и разработана концепция улучшения их метрологических характеристик, основанная на минимизации аналоговой части измерительного канала и применении цифровой обработки сигналов и алгоритмической коррекции для компенсации погрешностей результатов измерения. Обоснована целесообразность модификации структуры DDS-синтезаторов для формирования зондирующего и ортогональных сигналов ЧАИ, установлены требования к его параметрам и исследованы источники погрешностей. Проанализированы особенности реализации квадратурного преобразования по алгоритму одночастотного преобразования Фурье, получены модели погрешностей, что позволило предложить пути повышения точности ЧАИ. Обоснованы преимущества применения в структуре портативных ЧАИ выносных активных измерительных преобразователей. Разработаны математические модели преобразователей импеданса и адмитанса в напряжение, на основании которых синтезированы аналитические выражения для компенсации частотных погрешностей. Создана метрологическая модель измерительного канала разработанных ЧАИ, описаны и проанализированы варианты их построения на современной элементной базе. The thesis is devoted to solve actual applied scientific task –improvement of accuracy as well as extension of frequency band of portable impedance analyzers. Requirements on the properties of portable impedance analyzers have been formulated and a novel concept of improvement of their metrological characteristics has been developed in the paper. This concept is based on the idea of minimizing of the analog part of the impedance analyzers’ measuring channel as well as errors compensation using algorithmic correction and digital signal processing. In the thesis has been proved that using means of direct digital synthesis for probe and orthogonal signals generation in portable impedance analyzers makes a lot of sense. Existing types of direct digital synthesizers have a various disadvantages that make problematic their application as signal source in impedance spectroscopy. Therefore a new modified structure of direct digital synthesizers based on combination of binary counter and phase accumulator has been proposed. Errors and spectral composition of this modified synthesizer have been investigated and requirements to its parameters have been determined. Advantages and disadvantages of quadrature conversion based on the algorithm of single-point Fourier transform have been analyzed. Mathematical models of errors of Fourier transform errors caused by harmonic distortion and spectral leakage have been developed. These models were used to improve quadrature conversion precision. Advantages of application of active measurement converters in measuring channel of portable impedance analyzers have been show in the paper. This approach allows to reach high accuracy and resolution, good dynamic characteristics, stable current and voltage conditions on the object under test as well as simple (one-channel) structure, small dimensions, weight and power consumption. Formalized mathematical models of active measurement impedance/admittance-to-voltage converters were developed. Using these models analytical equations for algorithmic correction of measurement results were synthesized. Application of algorithmic correction enables elimination of frequency errors of analog devices. Metrological model of measuring channel of designed portable impedance analyzers has been developed. Three design options using ASIC (application-specific integrated circuit), DSC (digital signal controllers) and FPGA (field-programmable gate array) have been described and analyzed. The results of the work can be used in various applications, such as qualimetry (control of impurities) and electrochemical analysis (tomography), impedometric sensors (proximity detection) and the resonance systems (quartz thermometers), PLL devices (not contact AFM) and signal processing (FFT error compensation).Item Метод вимірювання твердості води за параметрами імітансу та його метрологічне забезпечення(Національний університет "Львівська політехніка", 2012) Мартинович, Наталія ВолодимирівнаДисертація присвячена розвитку імітансного методу для вимірювання твердості води, що подається як імітанс багатоелементного двополюсника. Отримано аналітичні вирази, що описують електричну модель первинного перетворювача з водою, за наявності неінформативного імпедансу. Досліджено залежності активних та реактивних складових адмітансу води з різним рівнем твердості при сталому рівні амплітуди тестового сигналу від частоти в заданому діапазоні. Виявлено, що із збільшенням частоти тестового сигналу реактивна складова комплексної провідності зростає до певного моменту, а потім починає спадати. Отримані залежності реактивної складової в частотному діапазоні характеризуються екстремальними значеннями на окремих частотах, причому значення кожної частоти залежить від рівня твердості води. На цій основі запропоновано метод вимірювання твердості води, використовуючи вперше частоту як інформативний параметр та наведена структура засобу для його реалізації. Диссертация посвящена развитию иммитансного метода измерения жесткости воды, представленной иммитансом многоэлементного двухполюсника. В работе систематизированы основные методы определения жесткости воды, проведен их анализ, указаны преимущества и недостатки этих методов. Получены и проанализированы аналитические выражения, которые описывают эквивалентную схему (схему замещения) первичного преобразователя с объектом контроля. Исследованы зависимости активных и реактивных составляющих адмиттанса воды с разным уровнем жесткости от частоты сигнала в заданном диапазоне. На основании анализа полученных результатов выявлены характерные особенности для возможного их использования в технических средствах и методиках оценивания жесткости воды в нормируемом диапазоне. Выявлено, что с увеличением частоты сигнала реактивная составляющая комплексной проводимости растет к определенному моменту, а затем начинает падать. Такая тенденция наблюдается для воды разного уровня жесткости. Таким образом, полученные зависимости реактивных составляющих в частотном диапазоне характеризуются экстремальными значениями на отдельных частотах, причем значение каждой частоты зависит от уровня жесткости воды. На этой основе предложен метод оперативного измерения жесткости воды с использованием частоты, как информативного параметра. Измеряемая реактивная составляющая при этом используется как индикатор выявления частоты ее экстремального значения. Предложенный метод обеспечивает инвариантность результата измерения к температуре, а также уменьшение влияния компонентов воды, которые не влияют на ее жесткость, однако существенно увеличивают электропроводимость. Приведена структурная схема средства, которое может реализовать предложенный метод измерения в автоматическом режиме. The thesis is devoted to the development of the immittance method for water hardness measurement, providing at the same time the invariance of the result under the factors of influence, which do not influence hardness, however can change conductivity. The dependences of active and reactive constituents of water admittance with different level of hardness at the permanent level of amplitude of test signal on the frequency in the set range were researched. The water impedance was examined as a multiple-unit impedor; the dependences of the immittance parameters of a cell filled with water, on the frequency of test signal were made and analyzed. The correlation of physical and chemical features of water with electric parameters was examined. Тhere was discovered that with the increase of frequency susceptance grows to the certain moment and then begins to fall. Such tendency is observed for water of different hardness. In a frequency range the obtained dependences are characterized by extreme values on certain frequencies, thus the value of each frequency depends on the level of water hardness. The structure of the device, which can implement the method of water hardness measurement in automatic mode, is introduced.