Український метрологічний журнал / Ukrainian Metrological Journal

Поширення еталонної AC/DC різниці напруги між діапазонами еталона AC/DC переходу

Валентин Ісаєв, Олег Величко — пт, 27 бер 2026 00:00:00 +0200

Вимірювання низької напруги до 1000 В частотою до 1 МГц є важливим предметом електрики та магнетизму. Різниця переходу від напруги змінного струму до напруги постійного струму (AC/DC різниця напруги) є критично важливою метрологічною характеристикою еталонного термоперетворювача. Метрологічна простежуваність вимірювань електричної напруги повинна бути обґрунтована звіреннями з національними еталонами або калібруванням із застосуванням еталонів з меншою невизначеністю. Оскільки на практиці не завжди дотримуються інтервалу між звіряннями національних еталонів, калібрування є більш надійним способом забезпечення метрологічної простежуваності вимірювань у разі відсутності первинного еталона. Стаття пропонує підхід до подолання проблеми недотримання чіткого інтервалу між калібруваннями приладу Fluke 792A зі складу національного еталона ДЕТУ 08-07-02 та деталізує спосіб поширення еталонного значення AC/DC різниці напруги від термоперетворювача з меншою невизначеністю. Розглянуті технічні особливості згаданого засобу вимірювання та виділений діапазон вхідної напруги, що є з’єднувальною ланкою між вхідним носієм еталонної AC/DC різниці напруги та іншими діапазонами вимірювання. Схема поширення еталонного значення AC/DC різниці напруги описує запропонований підхід. Застосований у дослідженні метод апроксимування дозволяє відновлювати функційні зв’язки між вихідною величиною (AC/DC різницею напруги) досліджуваного еталона і вхідною величиною (вхідною напругою) залежно від частоти для кожного вхідного діапазону. Шляхом застосування програми математичної обробки Microsoft Excel отримані апроксимовані рівняння включно з оцінками коефіцієнтів поліноміальної залежності та коефіцієнтів детермінації. Крім того, екстраполювання результатів звірення AC/DC різниць напруги суміжних діапазонів досліджуваного приладу поза межі наявних даних дає можливість спостерігати за потенційним зміщенням контрольованої величини.

Забезпечення необхідного рівня надійності й точності засобів вимірювальної техніки регулюванням міжповірочних інтервалів

Євген Рижов, Лев Сакович, Сергій Семеха, В’ячеслав Живчук — пт, 27 бер 2026 00:00:00 +0200

На основі аналізу наявної системи повірки засобів вимірювальної техніки встановлено недоцільність постійного значення міжповірочних інтервалів і обґрунтовано рекомендації щодо впровадження іншого підходу до зміни їх значення залежно від часу експлуатації. Встановлення закономірності зміни значень показників надійності й точності з часом дозволяє підвищити метрологічну надійність засобів вимірювальної техніки, а також експлуатаційну надійність радіоелектронних засобів за рахунок правильного оцінювання їх реального технічного стану при технічному обслуговуванні та поточному ремонті.

У статті вперше досліджено можливість скорочення міжповірочних інтервалів засобів вимірювальної техніки для забезпечення необхідного рівня їх метрологічної надійності залежно від заданого значення комплексного показника надійності або точності вимірювання значень параметрів радіоелектронних засобів під час визначення їх технічного стану в процесі технічного обслуговування або поточного ремонту. Отримані результати можливо використовувати для гнучкого визначення міжповірочних інтервалів як аналогових, так і цифрових засобів вимірювальної техніки. Їх практичне використання можливо реалізувати при створенні перспективних автоматизованих систем метрологічного забезпечення радіоелектронних засобів критичних інфраструктур у метрологічних органах на базі сучасних ЕОМ. Це дозволить не тільки розраховувати міжповірочні інтервали індивідуально для засобів вимірювальної техніки, а й корегувати їхні значення залежно від умов експлуатації (стаціонарних або польових) з метою забезпечення необхідного рівня метрологічної надійності на весь період експлуатації.

Багатокаскадні еквівалентні схеми заміщення піроелектричних перетворювачів

пт, 27 бер 2026 00:00:00 +0200

Розглянуто застосування еквівалентних схем для опису піроелектричних перетворювачів (ПЕП) та вимірювальних модулів на їх основі. Проаналізовано призначення й області застосування таких схем, показано їхню придатність для теоретичних досліджень, прогнозування характеристик і визначення параметрів комерційних піроелектричних детекторів. Окрему увагу приділено вимогам до еквівалентних схем як основи моделей ПЕП, що використовуються у спеціалізованих симуляторах електричних кіл. Запропоновано модифіковані еквівалентні схеми, що задовольняють зазначені вимоги; перевірено коректність їхніх розмірностей та наведено результати досліджень адекватності щодо визначення основних характеристик ПЕП. Запропоновано багатокаскадну еквівалентну схему у вигляді активного смугопропускного фільтра, що може використовуватися як стандартний бібліотечний елемент у програмних пакетах моделювання електричних схем. Схему побудовано на основі застосування операторного методу до всіх основних етапів енергетичних перетворень, характерних для піроелектричних детекторів. Вона складається з чотирьох функціональних вузлів на базі ідеальних операційних підсилювачів, забезпечує високу точність моделювання та створює підґрунтя для подальшого розвитку систем проєктування модулів на основі ПЕП із використанням стандартних симуляторів. Показано можливість моделювання конкретних комерційних піроелектричних перетворювачів у вигляді їх еквівалентних електричних принципових схем із використанням компонентів стандартних симуляторів, з якими запропонована схема коректно інтегрується. Обґрунтовано, що мінімально необхідними параметрами для адекватного моделювання є теплова та електрична сталі часу, а також чутливість ПЕП. Інтеграція схеми заміщення піродетектора до стандартних симуляторів розширює можливості аналізу часових, частотних і фазових характеристик функціональних модулів різного призначення, що містять ПЕП.

Аналіз підходів до обчислення ефективних степенів свободи за наявності кореляції між результатами вимірювання вхідних величин

Ігор Захаров , Олеся Боцюра — пт, 27 бер 2026 00:00:00 +0200

Проаналізовано відомі підходи до визначення ефективного числа степенів свободи при оцінюванні розширеної невизначеності корельованих вимірювань. Як тестову модель обрано найпростішу математичну модель із двома вхідними величинами, результатам n одночасних, розподілених за нормальним законом спостережень котрих приписані лише невизначеності типу А. Вимірюваній величині для цієї моделі відповідає двомірний закон розподілу Стьюдента з числом степенів свободи (n‒1).

Описано підхід GUM для оцінювання невизначеності корельованих вимірювань. Аналіз наведеного в GUM рівняння Велча-Саттерсвейта показав, що для прийнятої тестової моделі розраховане за цією формулою число степенів свободи буде змінюватися від нуля до 8(n‒1) за зміни значення коефіцієнта кореляції в границях ±1 та співвідношення внесків невизначеності вхідних величин у границях ±∞. У двох точках цієї залежності ефективне число степенів свободи набуває нульового значення, що призводить до неприпустимого нескінченного значення розширеної невизначеності.

У статтях авторів R. Willink та H. Castrup були отримані вирази для розширення формули Велча-Саттерсвейта на корельовані вимірювання. Аналіз цих виразів за допомогою вибраної тестової моделі показав суттєву відмінність отриманих за ними ефективних чисел степенів від (n‒1) за зміни значення коефіцієнта кореляції та співвідношення внесків невизначеностей вхідних величин, що ставить під сумнів справедливість цих виразів.

Проаналізовано запропоновану авторами формулу для розрахунку ефективного числа степенів свободи з урахуванням спостережуваної кореляції. Для прийнятої тестової моделі вона приводить до числа степенів свободи (n‒1).

Аналогічний результат отримано для методу редукції, розробленого спеціально для випадку корельованих вимірювань.

Розглянутий у статті приклад оцінювання розширеної невизначеності при вимірюванні опору резистора методом вольтметра-амперметра показав співпадіння результатів, отриманих запропонованим авторами методом та методом редукції.

Невизначеність встановлення коефіцієнта Гьорста при обробці та аналізі термографічних зображень

пт, 27 бер 2026 00:00:00 +0200

У природі широко поширені фрактальні форми, наприклад, русло річки, рельєф гірських масивів, берегова лінія, фрактальні структури множин та випадкових процесів. Також фрактальні ознаки можуть бути знайдені в структурі фізичних полів (теплових, акустичних та оптичних тощо) та інформативних сигналів і функцій, що описують розподіл фізичних величин у просторі та часових послідовностей результатів їхніх вимірювань. Для аналізу таких об’єктів використовуються спеціальні методи фрактальної геометрії, що дають можливість ефективно розв’язувати задачі, які в рамках класичних методологічних концепцій викликають певні труднощі. Використання цього підходу при обробці та аналізі термографічних зображень забезпечить можливість автоматизації виявлення температурних аномалій на них та прогнозування розвитку дефектів. Під час аналізу термограм, отриманих за допомогою інфрачервоних приладів для дефектоскопії та дефектометрії виробів із неметалевих гетерогенних матеріалів, можна використовувати зміни мультифрактальних характеристик як сигнал про наявність ділянок із характерною зміною цього інтенсивного параметра на графіках температурної залежності. Останнє вказує на наявність температурних аномалій на термограмі, що є ознакою прихованого дефекту в об’ємі об’єкта, що контролюється. У багатьох випадках основна динаміка фрактальних систем повністю визначається однією характеристикою самоподібності – показником Гьорста. У роботі для визначення цього показника використовується метод нормованого розмаху. Відомо, що показник Гьорста залежить від характеристик ймовірнісного розподілу. Тому для оцінювання його точності та, зрештою, достовірності контролю виробів, виготовлених із неметалевих гетерогенних матеріалів, було поставлено мету розробити методику розрахунку невизначеності вимірювання цього показника.

Підвищення точності ультразвукової інформаційно-вимірювальної системи витрати газу шляхом модифікації ультразвукових лічильників газу GFA Ду50 з використанням засобів штучного інтелекту

Андрій Стеценко — пт, 27 бер 2026 00:00:00 +0200

Наведено результати підвищення точності ультразвукової інформаційно-вимірювальної системи витрати газу шляхом застосування спеціального випрямляча, інтегрованого з двоканальним хордовим ультразвуковим лічильником. Зниження асиметрії газового потоку досягнуто завдяки оптимізації параметрів випрямляча із використанням методів штучного інтелекту.

Поставлено завдання зменшити довжину корпусу лічильника Ду50 з 5Ду (250 мм) до 3Ду (150 мм). Розробка такого ультразвукового лічильника газу типорозміру Ду50 є складним інженерним завданням із низкою технічних проблем, детально проаналізованих у роботі.

Було розроблено такий лічильник без наявності вбудованого випрямляча потоку, але проведені тести на вплив місцевих опорів на похибку вимірювання лічильника дали незадовільні результати. Завдяки чому було промодельовано та виготовлено модифікований лічильник GFA Ду50 зі спеціальним вбудованим випрямлячем потоку й проведено експериментальні дослідження з урахуванням впливу місцевих опорів.

Встановлено, що впровадження вбудованого випрямляча забезпечує суттєве підвищення точності вимірювань у неоднорідних потоках. Оптимальні характеристики ультразвукової системи визначено шляхом синтезу рішень із використанням генеративного штучного інтелекту на базі LLM (Large Language Models).

Отримані результати підтверджують ефективність проведених розрахунків та демонструють значне покращення метрологічних характеристик модифікованого лічильника GFA202 Ду50.

Робота доводить, що застосування штучного інтелекту в процесі розроблення та вдосконалення інформаційно-вимірювальних систем витрати газу відкриває нові перспективи для якісної трансформації галузі вимірювання витрати газу ультразвуковими методами.

Вплив внесених компонентів на світлові та колірні характеристики світлодіодного світильника

пт, 27 бер 2026 00:00:00 +0200

Досліджується вплив додаткових конструктивних елементів на світлові та колірні характеристики світлодіодного світильника. Основна увага приділяється аналізу ролі спеціалізованих оптичних лінз, обмежувальних пластин та захисного полікарбонатного розсіювача у формуванні світлових параметрів випромінювання. Експериментальні дослідження проводилися на зразку світлодіодного світильника з поетапним додаванням зазначених компонентів, що дозволило провести коректний порівняльний аналіз отриманих результатів. Ключовим аспектом роботи є оцінка впливу полікарбонатного розсіювача на якість передачі кольору. Для цього було застосовано сучасний підхід до колориметричної оцінки відповідно до рекомендацій CIE 224:2017 та стандарту ANSI/IES TM-30 із використанням індексу колірної точності Rf. Показано, що полікарбонатний матеріал частково поглинає короткохвильову складову спектра випромінювання світлодіода, що призводить до зменшення світлового потоку в межах 5–12%. Водночас, такий спектральний перерозподіл сприяє згладженню спектра та зменшенню локальних спектральних піків. За відсутності повного відновлення реального спектрального розподілу випромінювання, порівняльний аналіз із використанням еталонних світлодіодних шаблонів є ефективним та перспективним колориметричним підходом для об'єктивної оцінки якості світла і передбачення впливу конструктивних змін на колірні характеристики світильників на етапі проєктування, що має велике практичне значення для сучасних систем освітлення. Отримані результати свідчать про збільшення значення індексу Rf при використанні полікарбонатного розсіювача, який забезпечує кращу відповідність показників колірного передавання суб'єктивному візуальному сприйняттю порівняно з відкритим світлодіодним модулем. У роботі обґрунтовано, що незначне зниження світлової ефективності є прийнятним компромісом за умови значного покращення якості освітлювального середовища. Зроблено висновок про доцільність використання полікарбонатних розсіювачів у сучасних світлодіодних лампах для практичних систем освітлення, де висока якість колірного передавання є пріоритетом.

Визначення сумарної невизначеності поглинутої дози, виміряної за допомогою методу TL-дозиметрії

Костянтин Озерський, Андрій Пустовий , Володимир Скляров — пт, 27 бер 2026 00:00:00 +0200

У статті розглядається розрахунок сумарної невизначеності вимірювань поглинутої дози методом термолюмінесцентної дозиметрії (ТЛД). Ця процедура є ключовим інструментом для незалежної верифікації доз у клінічній практиці, особливо в рамках аудиторських програм “доза-поштою”. Забезпечення належної метрологічної простежуваності та коректне знаходження невизначеності є обов’язковою вимогою для акредитації таких дозиметричних служб. Розрахунок виконується відповідно до міжнародних рекомендацій GUM та МАГАТЕ, полягає у визначенні меж сумарної невизначеності.

Сумарна невизначеність поглинутої дози розраховується як сукупний вплив невизначеностей окремих факторів розрахункової формули, зокрема: калібрувального коефіцієнта ТЛ-системи, поправочних коефіцієнтів на фединг, нелінійність залежності “доза-ТЛ-сигнал” та наявність тримача детекторів.

Найбільший внесок у сумарну невизначеність робить невизначеність калібрувального коефіцієнта, яка пов’язана з точністю відпущення поглинутої дози у воді за показаннями іонізаційної камери. Для її мінімізації було застосовано сучасні методи статистичної обробки даних, отримані експериментальним шляхом. Експериментальні дослідження проводилися на різних етапах із використанням терапевтичного апарата та водного фантома, державного первинного еталона одиниці поглинутої дози та фантома з ПММА в геометрії горизонтального пучка.

За будь-яких умов опромінення сумарна невизначеність поглинутої дози не перевищила ±3%, що відповідає вимогам МАГАТЕ до центрів проведення ТЛД-аудиту. Запропонований підхід забезпечує надійну основу для метрологічного забезпечення дозиметрії в клінічній практиці та може бути впроваджений у роботі дозиметрично-аудиторських служб.

Сучасні методи оцінки похибок графічної інтерполяції рельєфу

Тарас Наливайко , Тетяна Наливайко , Олена Поморцева — пт, 27 бер 2026 00:00:00 +0200

Метою дослідження є розкриття сучасних підходів визначення висот точок місцевості на топографічних планах і картах. Це особливо важливо при побудові цифрових моделей рельєфу, під час використання комп’ютерних систем для цифрової картографії та автоматизованого створення карт.

Аналіз світових тенденцій показує, що точне визначення висот точок вкрай важливе при рекогностуванні місцевості під час складання планово-висотного обґрунтування; при виконанні різних видів геодезичних робіт для проєктування та будівництва споруд підземних комунікацій, а також у військовій справі для оперативної дислокації військової техніки.

Похибки при графічному визначенні висот точок місцевості на топографічних планах і картах, які можуть виникати з причин похибки креслення та графічного зображення горизонталей, похибки внаслідок зміщення висот у плановому визначенні положення точок, похибки під час неточної інтерполяції горизонталей можуть призводити до зниження економічної ефективності геодезичних робіт за зменшення загальної точності робіт.

У роботі запропоновано методику, яка дозволяє отримувати попередні необхідні дані прийнятної точності для виконання геодезичних робіт і надає змогу відмовитись від дорогих та малопродуктивних інструментальних методів вимірювання.

У результаті виконаних досліджень розраховано залежності похибок графічного визначення висот на топографічних планах і картах при різних умовах рельєфу і масштабів топографічних планів та карт.

Запропонована методика дозволяє отримувати попередні необхідні дані для виконання геодезичних робіт із похибкою, яка не перевищує допустиму величину.

Пропонуються формули розрахунку величин похибок залежно від різного виду складності перетину рельєфу, а також різних масштабів топографічних планів і карт.