Український метрологічний журнал / Ukrainian Metrological Journal

Аналіз впливу оцінки стандартної невизначеності, що обумовлена поправкою через кінцеву роздільну здатність показань, на прийняття рішення про відповідність вимірювального обладнання при калібруванні

2025-09-30T17:39:45+03:00

У статті розглянуто особливості оцінювання складової стандартної невизначеності за типом В, що обумовлена поправкою через кінцеву роздільну здатність показань вимірювального обладнання при калібруванні.

Зазначено проблему проведення процедури встановлення відповідності вимірювального обладнання технічній специфікації за результатами його калібрування. Зроблено наголос, що процедура встановлення відповідності вимірювального обладнання при калібруванні обов’язково має враховувати невизначеність вимірювань. У зв’язку з цим метрологічні характеристики вимірювального обладнання після калібрування можуть не відповідати вимогам технічної специфікації.

Проведено аналіз калібрувальних та вимірювальних можливостей акредитованих лабораторій при калібруванні мікрометра гладкого МК25 щодо відповідності технічній специфікації за результатами його калібрування.

Показано, що складова стандартної невизначеності за типом В, що обумовлена поправкою через кінцеву роздільну здатність показань аналогових засобів вимірювальної техніки, не може бути домінуючою в бюджеті невизначеності.

Запропоновано для аналізу калібрувальних та вимірювальних можливостей калібрування вимірювального обладнання лабораторії зважати на встановлення цільової невизначеності при калібруванні.

При цьому достовірність оцінки невизначеності вимірювань під час калібрування вимірювального обладнання залежить від правильного вибору процедур оцінювання невизначеності вимірювань при калібруванні. Тому на законодавчому рівні, а саме в Законі України “Про метрологію та метрологічну діяльність”, встановлено, що калібрування та оформлення його результатів проводяться відповідно до національних стандартів, гармонізованих з відповідними міжнародними та європейськими стандартами, та документів, прийнятих міжнародними та регіональними організаціями з метрології.

Особливості застосування міжнародних квантових еталонів одиниць електричних величин

2025-09-30T17:46:52+03:00

Міжнародні еталони відтворюють точні значення фізичних величин і використовуються як основа для калібрування інших засобів вимірювальної техніки. Ці еталони підтримуються міжнародними організаціями, зокрема Міжнародним бюро з мір та ваг (BIPM, International Bureau of Weights and Measures). У сучасній Міжнародній системі одиниць (SI) квантові еталони мають ключове значення для реалізації її одиниць та забезпечення метрологічної простежуваності до них. Основною їхньою особливістю є те, що вони базуються на фундаментальних квантових ефектах, які надзвичайно стабільні, універсальні та відтворювані в будь-якій точці світу.

Основним призначенням міжнародних квантових еталонів є створення основи для глобальної метрологічної простежуваності вимірювань, яка базується на звіреннях цих еталонів з національними еталонами й прецизійному калібруванні останніх. Цьому сприяє реалізація Угоди Міжнародного комітету з мір та ваг (CIPM, International Committee of Weights and Measures) щодо взаємного визнання національних еталонів вимірювань, сертифікатів калібрування та вимірювань, виданих національними метрологічними інститутами (MRA, Mutual Recognition Agreement).

Міжнародні квантові еталони одиниць Вольта та Ома підтримуються BIPM. Вони мають ключове значення для реалізації одиниць електричних величин SI та забезпечення глобальної метрологічної простежуваності. Звірення цих еталонів мають ключову роль у реалізації Угоди CIPM MRA. Лише невелика кількість НМІ зберігають національні еталони на основі квантових ефектів Джозефсона і Холла, які беруть у спеціальних ключових звіреннях BIPM. При звіреннях еталонів Джозефсона досягнуто найменшої невизначеності вимірювань у 0.2 нВ. При звіреннях еталонів Холла досягнуто найменшої відносної невизначеності вимірювань від 3.8×10^–9 до 4.6×10^–9.

Дослідження та розробка комбінованого методу зменшення величини неконтрольованого приповерхневого шару при ультразвуковому електромагнітно-акустичному контролі феромагнітних металовиробів

2025-09-30T17:58:04+03:00

Ультразвукові методи й засоби широко використовуються при вимірюваннях, для контролю якості в промисловості, дослідженнях та діагностиці в медицині тощо. Так у промисловості ультразвукові методи у всьому об’ємі контролю якості матеріалів і виробів займають понад 60%. Останнім часом почалося широке використання електромагнітно-акустичного (ЕМА) методу ультразвукового контролю (УЗК), оскільки він має суттєві переваги відносно традиційних методів із використанням контактної рідини. Він забезпечує високу продуктивність без потреби зачищати поверхню об’єкта контролю (ОК) і не використовує контактну рідину та інші. Але є й недоліки, один з яких полягає в наявності неконтрольованої приповерхневої зони, обумовленої вільними електричними високочастотними коливаннями (дзвоном) у ланцюгах елементів приладу з ЕМА перетворювачами (ЕМАП) після завершення дії зондуючого імпульсу. Аналізом відомих розробок встановлено, що основним методом пригнічення дзвону є навантаження ЕМАП на опір напівпровідникових елементів після завершення дії зондуючого імпульсу живлення перетворювача. Такий підхід дає лише частковий ефект через падіння напруги на напівпровідникових елементах при проходженні імпульсу потужного струму. Дослідженнями авторів показано, що значною мірою зменшити тривалість дзвону і, відповідно, величину неконтрольованої приповерхневої зони можливо завдяки компенсації накопиченої енергії в елементах ЕМА приладу, а також пригнічення дзвону ЕМАП. Розроблено засіб для формування групи імпульсів, необхідних для забезпечення роботи ультразвукового приладу. Ефективність розробленого методу контролю підтверджено експериментально.

Високовольтний широкосмуговий вимірювальний підсилювач для діапазону частот до 100 кГц і максимальної вихідної напруги до 1000 В

2025-09-30T18:37:56+03:00

Основним призначенням високовольтного широкосмугового вимірювального підсилювача (ВШВП) є метрологічне забезпечення термоелектричних перетворювачів, зокрема ПНТЕ-12 та інших, які мають межі перетворювання 300, 500, 1000 В. Тому актуальним завданням є створення підсилювача, здатного працювати в широкому діапазоні частот та напруг.

У статті детально висвітлено можливості вдосконалення метрологічних характеристик спеціалізованих блоків розширення частотного та динамічного діапазонів еталонів напруги змінного струму, що застосовуються у метрологічних комплексах. Розглянуто роботу цих блоків у частотному діапазоні до 100 кГц та за максимальних значень вихідної напруги до 1000 В, що особливо актуально для сучасних високоточних метрологічних і калібрувальних лабораторій.

На основі матричного рівняння запропоновано аналітичні залежності, що описують статичні та динамічні характеристики підсилювачів неінвертуючого типу із застосуванням незалежних ланцюгів зворотного зв’язку. Ці залежності дозволяють прогнозувати та оптимізувати поведінку підсилювачів, зокрема стабільність амплітуди, фазові зсуви та лінійність передачі сигналів у широкому діапазоні робочих частот і амплітуд.

Наведено результати експериментальних досліджень високовольтного широкосмугового вимірювального підсилювача (ВШВП), який забезпечує невизначеність передачі напруги, що не перевищує 15 ppm у повному діапазоні частот до 100 кГц при вихідній напрузі 1000 В.

Описано експериментальні установки, методики вимірювань та аналіз факторів, що впливають на точність та стабільність роботи підсилювача.

Створено високовольтний широкосмуговий вимірювальний підсилювач із максимальною вихідною напругою 1000 В у діапазоні частот від 0 до 100 кГц на основі неінвертуючих каскадів із незалежними зворотними зв’язками. Отримані результати дозволили реалізувати впровадження цього ВШВП у склад військового еталона напруги змінного струму ВВТУ-08-07-01-09 для калібрування високовольтних термоелектричних перетворювачів, що підтверджує високу метрологічну надійність, стабільність та практичну цінність розроблених технічних рішень.

Вплив електромагнітного випромінювання на працездатність напівпровідникових приладів

2025-10-03T18:28:28+03:00

Наявність сильних електромагнітних полів суттєво впливає на працездатність систем керування та зв’язку, особливо в умовах наявності неоднорідностей у захисних екранах, коли поля проникають усередину радіоелектронного виробу. Наразі надзвичайно актуальним є експериментальне підтвердження можливості штатної роботи комутаційних пристроїв високого рівня струму під впливом високих рівнів електромагнітних полів. Використання Вихідного еталона України імпульсних електричних та магнітних полів (далі – еталон РЕМП), розробленого і створеного у Науково-дослідному та проєктно-конструкторському інституті “Молнія” НТУ “ХПІ” (НДПКІ “Молнія” НТУ “ХПІ”), дозволяє не тільки відтворити можливі діючі електромагнітні поля, що впливають на апаратуру, але й надати практичні рекомендації режимів найбільш надійної роботи комутаційної апаратури на напівпровідниковій елементній базі.

Розроблено й апробовано фізичну модель механізмів зворотних відмов напівпровідникових діодів (виникнення S-подібної ділянки вольт-амперної характеристики під дією електромагнітного випромінювання).

Порівняльний аналіз результатів експериментів та розрахункових даних дозволяє використовувати запропоновану фізичну модель зворотних відмов та розрахункові співвідношення для визначення кількісних характеристик зворотних відмов і критеріїв їх виникнення. Проведені експериментальні дослідження впливу імпульсного електромагнітного випромінювання на вольт-амперні характеристики ділянок прямого струму діодів. Результати показали наявність ділянок режиму генерації власних коливань цих приладів під впливом дії електромагнітного поля.

До врахування впливу земної атмосфери на точність вимірювань відстаней електронними тахеометрами на горизонтальних трасах

2025-09-30T19:09:39+03:00

Для вимірювання відстаней за допомогою електромагнітних хвиль оптичного діапазону на приземних трасах сьогодні широко використовуються різноманітні типи лазерних віддалемірів та електронних тахеометрів. Одним із ключових чинників, що обмежують точність таких вимірювань, є відмінність швидкості поширення оптичного сигналу в просторово неоднорідній земній атмосфері від швидкості світла у вакуумі. Методи врахування цього впливу, що активно розвиваються, передбачають корекцію результатів вимірювань відстаней шляхом введення поправки на усереднений уздовж вимірюваної траси показник заломлення повітря. Водночас у геодезичній практиці під час вимірювання відстаней електронними тахеометрами широко використовується емпіричний підхід до визначення зазначеної поправки: за інформацією про метеопараметри атмосфери лише в точці стояння приладу.

У цій статті на основі використання спрощених аналітичних моделей атмосферної неоднорідності обговорюються умови застосування вищевказаного емпіричного підходу.

Методологічні проблеми виявлення викидів у метрології з використанням моделей машинного навчання

2025-10-03T18:44:38+03:00

У статті розглядаються проблеми, пов’язані із застосуванням моделей машинного навчання для виявлення викидів у метрологічних вибірках. Попри здатність таких моделей ідентифікувати складні відхилення у структурі вибірки без необхідності попередніх статистичних припущень, вони не забезпечують нормативно обґрунтованих критеріїв оцінки достовірності прийнятих рішень. Зокрема, відсутні інтерпретовані показники довіри, метрологічна простежуваність і формалізовані порогові значення, які б дозволяли однозначно визначити, чи є те чи інше значення справжнім викидом. Одним із запропонованих рішень є оцінка впливу виключення аномальних значень, виявлених за допомогою моделі Isolation Forest, на стандартну невизначеність типу А за умови збереження початкового обсягу вибірки шляхом повторних вимірювань. Такий підхід було апробовано на основі реальних результатів вимірювань витрати рідини з використанням коріолісових витратомірів різних діаметрів. Отримані результати підтвердили ефективність підходу в тих випадках, коли видалення значень, що спотворювали результат, призводило до суттєвого зменшення варіативності вимірювань. Водночас було виявлено низку обмежень, зокрема чутливість моделі до малих вибірок, практичну неможливість проведення повторних вимірювань у багатьох реальних ситуаціях і відсутність об’єктивного критерію, який би визначав “суттєвість” зменшення невизначеності. Зазначені результати підкреслюють необхідність подальших досліджень щодо формалізації критеріїв довіри при виявленні аномалій у метрології, особливо в контексті відповідності міжнародним стандартам, таким як ISO/IEC 17025.

Попри зазначені обмеження, застосування моделей машинного навчання відкриває нові можливості для автоматизації аналізу метрологічних даних і вказує на потребу у створенні узгоджених підходів до інтеграції таких рішень у нормативне середовище.

Дослідження та розробка засобу колориметричного контролю властивостей матеріалів і виробів

2025-09-30T19:29:08+03:00

Розглянуто розв’язання науково-практичної задачі розробки та дослідження роботи електронного цифрового колориметра. Дослідження полягало у визначенні відсоткового складу базового кольору в контрольованому об’єкті для подальшої однозначної ідентифікації його з іншим об’єктом контролю, що досліджується за допомогою електронного цифрового колориметра, а також у перевірці його метрологічної надійності. Представлено функціональну схему розробленого цифрового колориметричного сенсора для вимірювання кольорових властивостей матеріалів і виробів, наведено принцип його роботи. Отримано експериментальні дані по трьох каналах вимірювання цифрового колориметричного сенсора, а саме: канал червоного, зеленого та синього фотодіодів. Проведено статистичний аналіз серій результатів спостережень, який дозволив встановити рівні незміщених оцінок дисперсій по трьох каналах вимірювання. Зміна відсотків базового кольору зразка по каналах вимірювання пов’язана зі зміною характеристик поверхні, що контролюється (наявність пошкоджень, забруднень тощо). Отримано графічні зображення визначення рівня синього кольору по ділянках контролю у трьох зразках. Наведено розрахунки бюджету невизначеності по трьох каналах вимірювання електронного цифрового колориметра.

Отримані результати дозволяють проводити подальше вдосконалення методів і засобів контролю метрологічної надійності колориметричних засобів контролю, шляхом використання статистичних методів проведення аналізу результатів вимірювань, що отримані з їх допомогою. Перспективним є використання апарату нечіткої логіки для ідентифікації об’єктів колориметричного контролю між собою.

Вивчення дозиметричних властивостей термолюмінесцентної системи для аудиту доз у променевій терапії

2025-09-30T19:41:06+03:00

Для здійснення постійного контролю апаратів гамма-терапії в умовах недостатнього забезпечення сучасним дозиметричним обладнанням, а в деяких випадках і відсутністю кваліфікованого персоналу, охоплення усіх радіологічних відділень щорічним зовнішнім контролем є практично єдиною можливістю незалежної перевірки точності розрахунків лікувальної дози, що відпускається пацієнтові.

Актуальність цієї роботи визначається необхідністю виконання положень національних законодавчих документів у галузі використання ядерної енергії: Закону України “Про захист людини від впливу іонізуючого випромінення”, Норм радіаційної безпеки України (НРБУ-97), Державного стандарту України “Вимірювання іонізуючих випромінень. Метрологічне забезпечення. Основні положення” (ДСТУ 3240-2015).

Вимоги цих документів щодо точності та надійності дозовимірювань обумовлюють необхідність використання високоякісних детекторів. Саме тому з усіх термолюмінесцентних матеріалів, які використовують у проведенні ТЛД-аудиту терапевтичних струменів фотонного випромінення, перевагу віддають люмінофору LiF, Mg, Ti типу TLD-100, завдяки його дозиметричним властивостям: тканиноеквівалентності, тривалості збереження дозиметричної інформації (низькому федингу), високій чутливості, великому діапазону вимірюваних доз, чіткому відтворенню результатів при багаторазових вимірюваннях.

Саме використання таких детекторів робить можливим проведення регулярного дозиметричного аудиту діючих гамма-апаратів методом “доза-поштою”. Цей підхід є важливим, оскільки дозволяє вчасно виявляти помилки клінічної дозиметрії, підвищити якість променевої терапії та, як наслідок, підвищувати якість лікування.

При проведенні ТЛД-аудиту необхідно забезпечити регулярність контролю дозиметричних властивостей та параметрів як самого люмінофора, так і вимірювального ТЛ-приладу, а також визначити низку факторів корегувальних коефіцієнтів та величину розширеної невизначеності.