Статті в журналах з теми "Сенсорні датчики"

На сьогодні значно зростає потреба людей у швидких та ефективних реабілітаційних процесах. Людям з обмеженими функціональними можливостями необхідні сенсорні пристрої, які застосовують для реабілітації з метою покращення здоров’я людини та її повернення до належного рівня життя. Сенсорні пристрої використовують для системи моніторингу здоров’я людей, які поділяють на портативні та переносні. Адже реабілітаційного лікування потребують пацієнти різної вікової категорії із серцево-легеневою патологією, неврологічними розладами, ортопедичними порушеннями тощо. У статті висвітлено електромеханічні, електричні, оптичні та теплові сенсори, перетворювачі акустичних сигналів або сенсори, чутливі до маси, сенсорні датчики та їх застосування на різних етапах реабілітації. Мета дослідження – проаналізувати сучасну вітчизняну та зарубіжну літератури щодо видів сенсорів у реабілітаційній медицині. Матеріали і методи. У дослідженні застосовано бібліосистематичний та аналітичний методи в наступних електронних базах даних: Science Direct, PubMed, Scopus і Google Scholar. Під час пошуку статті проаналізовано анотації. Критеріями включення були такі: 1 – фізична та медична реабілітація і/або допоміжна система, яка підтримується сенсорами і комп’ютером, 2 – системи, розроблені для організму людини, і 3 – документи, написані англійською мовою. Якщо очікуваний критерій було знайдено, повний текст переглядали. Результати досліджень та їх обговорення. Під час виконання дослідження провели систематичний огляд та аналіз останніх публікацій, в основному зарубіжної наукової медичної, біологічної та технічної літератури щодо видів, принципів роботи, розробки та можливостей застосування сенсорів у реабілітаційній медицині. Сенсорні технології продовжують всебічно розвиватися і пропонують зручні можливості у використанні для поліпшення функціонального стану здоров’я. Широкий спектр досліджень, включених і відображених у цьому огляді, включав різні типи сенсорів. На сьогодні пристрої, що використовують для моніторингу фізичної активності, розділяють на сенсори, які вимірюють такі біологічні показники, як тиск, частоту серцевих скорочень, частоту дихання – пульсометр, тонометр, спірометр, та датчики руху – педометри, акселерометри, трекери активності. Деякими з найчастіших у використанні сенсорів у реабілітації є електроміографія, гальванічна реакція шкіри, електрокардіографія, електроенцефалографія та сенсорні датчики і системи, які контролюють рухову і фізіологічну активність людини. У статті для прикладів розглянуто: 1 – типовий алгоритм роботи пристроїв для моніторингу функціонального стану здоров’я людини, 2 – діагностичний прилад ALLADIN з сенсорами, який включає дев’ять компонентів. В електронних базах даних: Science Direct, PubMed, Scopus і Google Scholar не знайдено жодної роботи, раніше опублікованої, де б автори узагальнювали поєднання сенсорів із апаратними засобами, робототехнічними, комп’ютерними, системами для реабілітації пацієнтів різних вікових категорій. Висновки. При аналізі сучасної вітчизняної та зарубіжної літератур щодо видів сенсорів у реабілітаційній медицині вивчено й описано розвиток і застосування сенсорних приладів у фізичній та медичній реабілітації. В усіх публікаціях вказується, що сенсорні датчики прикріплюються до пристроїв, які дають змогу вимірювати функціональні показники стану здоров’я людини. Тому сенсорні технології у реабілітаційній медицині продовжують всебічно розвиватися і часто застововуються для діагностики, оцінки стану здоров’я людини та її реабілітації.

Анализируются результаты компьютерного моделирования процессов распространения тепла, протекающих после поглощения одиночных фотонов с энергией 1 эВ-1 кэВ в трехслойном сенсоре термоэлектрического детектора. Рассмотрены различные геометрии сенсора с вольфрамовым поглотителем, термоэлектрическим слоем из гексаборида церия и вольфрамовым теплоотводом. Показано, что посредством изменения геометрических размеров слоев сенсора можно получать датчики для регистрации фотонов конкретного спектрального диапазона с необходимыми энергетическим разрешением и скоростью счета. Сделан вывод, что трехслойный сенсор имеет ряд преимуществ по сравнению с однослойным сенсором и обладает характеристиками, позволяющими рассматривать термоэлектрический детектор как реальную альтернативу сверхпроводящим однофотонным детекторам. DOI: 10.21883/FTP.2017.07.44639.25

По разработанным методикам, в областях взаимной растворимости исходных бинарных соединений (InP, InSb, CdS) получены твердые растворы систем InP-CdS, InSb-CdS, аттестованные как твердые растворы замещения с кубической структурой сфалерита. С использованием комплекса методов изучены их объемные (кристаллохимические, структурные) и поверхностные (химический состав поверхностей, кислотно-основные) свойства. Показано относительное влияние на таковые исходных бинарных соединений в различных проявлениях. Обогащены сведения о многокомпонентных алмазоподобных полупроводниках. Установлены закономерности и корреляции в изменениях изученных свойств твердых растворов. Даны практические рекомендации по использованию полученных материалов для изготовления сенсоров-датчиков на микропримеси аммиака, а также по использованию установленных корреляций для менее затратного поиска новых материалов. Ключевые слова: многокомпонентные алмазоподобные полупроводники, твердые растворы, кристаллохимические, структурные, поверхностные свойства, закономерности, корреляции, предложенные новые материалы, сенсоры-датчики.

В работе приведены результаты исследований вариантов конструкции и способов формирования сигнала тепловых МЭМС-сенсоров для датчиков массового расхода газа. Исследовано влияние расположения сенсора в потоке газа на выходной сигнал. Предложена схема обработки сигнала МЭМС-сенсора, совмещающая калориметрический и термоанемометрический методы измерения.

Обсуждается одна из проблем разработки и производства измерительных датчиков на базе высокочувствительных сенсоров, изготовленных по технологиям микроэлектроники: защита МЭМС-сенсоров на базе монокристаллического кремния от воздействия окружающей среды. Приводятся результаты исследований указанной направленности по пьезорезистивным датчикам, проведенных в МГТУ им. Баумана.

В работе разработаны пьезоэлектрические сенсоры на основе полимеров с молекулярными отпечатками для определения карбоновых кислот в газовой фазе. Цель работы состояла в разработке способа пьезосенсорного определения карбоновых кислот в паровоздушной смеси над раствором этилового спирта.Модификацию пьезоэлектрических сенсоров проводили полимерами с молекулярными отпечатками полученными на основе ароматического сополимера 1,2,4,5- бензолтетракарбоновой кислотыс 4,4′-диаминодифенилоксидом. В результате были получены сенсоры с селективными покрытиями:ПМО-Acetic, ПМО-Propionic, ПМО-Butyric. Для всех полученных сенсоров характерны низкие вели-чины относительного стандартного отклонения (не более 6%). При этом предел обнаружения карбоно-вых кислот составил 1.10-7 ммоль/дм3, а диапазон определяемых концентраций 1.10-1-1.10-6 ммоль/дм3.Полученные градуировочные графики имеют линейный вид и коэффициент детерминации более 98%для всех разработанных ПМО-сенсоров.В работе установлено, что модифицированные сенсоры избирательно реагируют только на текарбоновые кислоты, которые были использованы в качестве шаблонов при их синтезе. Это позволило апробировать эти сенсоры при анализе промежуточных фракций этанола: дистиллята, эпюрата, кубовой жидкости и сивушного спирта. Показано, что кубовая жидкость содержит все три карбоновые кислоты в незначительном количестве. В дистилляте и сивушном спирте содержится масляная кислота, при этом наибольшее содержание примесей карбоновых кислот зафиксирована в промежуточной фракции эпюрата.

В статі розглядається метод визначення параметрів поступального й обертального руху оптичного джерела реєстрації безпілотного літального апарата (БПЛА), заснованого на аналізі потоку, отриманого від оптичного датчика, що знаходиться на борту БПЛА, з наступним використанням отриманих даних для уточнення навігаційної інформації та у якості автономного джерела даних для навігації апарату на місцевості. Автономне управління польотом є відкритою науковою проблемою, особливо там, де немає можливості застосувати зовнішні системи позиціонування. Головним завданням, що необхідно вирішити в рамках даної проблеми, є складність якісного позиціонування з використанням лише вбудованих сенсорів. В роботі проведено аналіз працездатності методу на чистих і на зашумлених зображеннях поверхні землі. Проаналізована залежність визначення позиції, та повороту апарата в залежності від характеру поверхні та відстані до неї оптичного датчику. Отримані результати дозволяють використовувати запропонований метод для уточнення даних щодо траєкторії руху апарата отриманих з інших джерел так і для автономної навігації БПЛА.

Разгерметизация газоиспользующего оборудования может привести к взрыву газовоздушной смеси или пожару. Для своевременного обнаружения утечки газа используются газоанализаторы. Настоящая статья содержит обзор газоанализаторов, отличающихся по конструктивному исполнению, функциональному назначению, по принципу действия чувствительных элементов (сенсоров). Отмечено, что для обнаружения утечек метана (в том числе природного газа) наиболее эффективными с точки зрения чувствительности и быстродействия являются датчики (сенсоры), основанные на принципах: термического катализа (ТКД), поглощения инфракрасного излучения (ИКД), изменения электропроводности (ППД). Depressurization of gas-using equipment can lead to an explosion of the gas-air mixture or to a fire. Gas analyzers are used for timely detection of gas leaks. This article contains an overview of gas analyzers that differ in their design, functionality and in the operating principle of detecting elements (sensors). It is noted that for detection of methane leaks (including natural gas) the most effective detectors (sensors) based on the principles of thermal catalysis, absorption of infrared radiation, changes in electrical conductivity are the most effective in terms of sensitivity and speed.

У статті розглянута задача визначення положення в тривимірному просторі, оскільки це один з ключових етапів при створенні БПЛА, що за останні кілька років стали дуже популярними і водночас корисними, так як здатні виконувати широкий спектр завдань. Вирішення цієї задачі дозволяє отримати значення кута нахилу за допомогою акселерометра та миттєвої кутової швидкості з роздільною здатністю, заданою в настройках, в градусах в секунду завдяки гіроскопу, тобто можна визначати рух, падіння об'єкта або поштовх об перешкоду, щоб оминати її. Визначено конфігурацію БПЛА та комунікаційний зв’язок. Також у роботі наведено принцип обробки даних мікроконтролером з суміщених датчиків, на прикладі застосування модуля GY-521, головним елементом якого є мікросхема MPU-6050, що об'єднала в одному корпусі 3х-осевий гіроскоп, 3х-осевий акселерометр і термометр. Область застосування модулю досить широка, а саме для координації різних пристроїв - від просто детектора руху до системи орієнтації різних роботів або управління рухами будь-яким пристроями, до того ж суттєвою перевагою модуля GY-521 є низька вартість і низьке енергоспоживання. Завдяки реалізації внутрішнього зв'язку між мікроконтролером STM32 і модулем GY-521 по шині даних I2C, протестована робота сенсора для орієнтації БПЛА; наведено фрагмент коду, що демонструє настройку модуля, тобто встановлення режиму роботи, значення чутливості сенсора і діапазон вимірювань датчика MPU-6050, та фрагмент коду для зчитування показників датчиків. В роботі використано середовище розробки Keil µVision, що представляє собою набір утиліт для виконання повного комплексу заходів з написання програмного забезпечення для мікроконтролерів на мові програмування C++.Отримані результати перевірки роботи модуля GY-521 демонструють показання акселерометра по осі x.

С использованием специально разработанных методик получены твердые растворы систем типа InAs-AIIBVI (AIIBVI-ZnSVI, CdTe). По результатам рентгенографических исследований в сочетании с результатами микро-, электронно-микроскопических исследований они аттестованы как твердые растворы замещения с кубической структурой сфалерита; получена информация о кристаллохимических и структурных свойствах; определены элементные составы, практически совпадающие с заданными мольными. Изучены кислотно-основные свойства поверхностей твердых растворов и бинарных компонентов систем, обнаружившие слабокислый характер и повышенную активность к основным газам. Установлены закономерности изменений объемных и поверхностных свойств с изменением состава, подчиняющиеся преимущественно статистическому закону применительно к системе InAs-CdTe и с экстремальными проявлениями применительно к системе InAs-ZnS, которым дано обоснование. Выявлены связь между закономерностями, влияние объемных свойств (в частности, ширины запрещенной зоны, разности электроотрицательностей) на поверхностные свойства. Намечены ориентиры поиска новых материалов для сенсорной техники, базирующиеся на более доступных сведениях об объемных свойствах. Даны практические рекомендации по использованию полученных материалов для изготовления сенсоров-датчиков на микропримеси основных газов.

Описан процесс создания сенсора давления на основе кристалла монокристаллического кремния, включая решение проблемы влияния деформаций на показания по измеряемой величине. Приведены преимущества сенсора по сравнению с тонкопленочным емкостным датчиком аналогичного назначения.

Рассмотрены вольт-амперные характеристики и фототок "монолитных" диодных оптопар, оптически связанных общей для них подложкой из InAs, оценена возможность использования значений фототока для измерения ослабления "исчезающей волны" при полном внутреннем отражении от границы раздела волновод (подложка из InAs)/поглощающее анализируемое вещество. Ключевые слова: оптические сенсоры, датчики химического состава вещества, диодные оптопары, анализаторы МНПВО, анализаторы исчезающей волны, фотодиоды среднего ИК диапазона, светодиоды среднего ИК диапазона.

У цій статті досліджено специфіку застосування двовимірних систем візуалізації проеційованого AR-контенту у промокомунікаційній практиці та класифіковано їх за способом активації. Виявлено, що існує прямий взаємозв’язок між способом активації й алгоритмом функціонування систем 2D AR-рендерінгу та прийомами залучення споживачів у процес комунікації із брендами. Встановлено, що запуск двовимірних систем AR-рендерінгу може відбуватися: 1) у безконтактний спосіб через датчики руху та/або звуку, а також через ємнісні сенсори наближення; 2) у контактний спосіб через електропровідні чорнила, сполучені із ємнісними датчиками дотику; 3) через нанесені на інстальованих предметах QR-коди, що діють як AR-маркери. Дано авторське визначення терміна «2D AR-проекція» з урахуванням вищенаведених способів активації двовимірних систем рендерінгу доданої реальності та виявлено основні відмінності між відтворенням AR-проекцій на пласких поверхнях та кіно- й відеопроекцій. Специфіку функціонування зазначених типів систем 2D AR-рендерінгу у практиці промокомунікацій досліджено на основі кейсів таких комерційних брендів як «Adidas», «Corteva», «Dalziel & Pow», «JCB» та «Volkswagen». У підсумку встановлено, що незалежно від способу активації всі різновиди 2D AR-проекцій сприяють поглибленню зв’язку компаній із їх цільовою аудиторією та підвищенню лояльності споживачів до торгових марок, а також до пропонованих ними товарів і послуг. Своєю чергою, вищезазначене безпосередньо впливає на створення, збереження і збільшення пабліцитного та репутаційного капіталів заданого бренда як нематеріальних активів капіталізації підприємства й формування його стратегічних переваг у бізнес-середовищі.

Проаналізовано тенденції розвитку методів і засобів ранньої діагностики онкологічних захворювань. Показано, що успіх лікування онкохворих великою мірою залежить від своєчасного виявлення цієї патології. Оскільки онкологічні захворювання виявляються у все більшої кількості населення і не лише на території України, але й за її межами. Наукові дослідники з усього світу намагаються розробити та віднайти метод діагностики, який на етапі появи онкоклітин сигналізуватиме про необхідність обширного медичного огляду. Обґрунтовано необхідність створення скринінгових систем, що забезпечують експрес-діагностику патологій для реалізації масових профілактичних обстежень. Запропоновано, у якості датчиків, використовувати набір селективних газоаналізаторів амперметричного типу, що мають достатню чутливість і не вимагають витратних матеріалів для їх відновлення. Розроблено програмно-апаратний комплекс для аналізу експіраторних проб пацієнтів на основі сенсорів O2, NH3, CO2, NO, NO2, H2S, HF. Приведено результати обстеження групи хворих раком легень та контрольної групи (умовно здорових). Проаналізовано статистику результатів вимірів концентрацій газових компонентів у видиху обстежуваних, яка підтвердила можливість виявлення раку легень на основі хімічного аналізу експіраторних проб. До статистичних результатів включено сім записів від електрохімічних сенсорів, стать, вік, вага, наявність симптомів або інших хронічних захворювань обстежуваного. За результатами проведеного дослідження встановлено три основних хімічних елемента, які сигналізують про наявність ракових клітин в організмі пацієнта. Завдяки цьому стало можливим далі розвивати запропонований метод та підбирати інші хімічні елементи, які можуть вказувати на наявність онкоклітин у людини. Таким чином, є підстави стверджувати про актуальність підбору хімічних компонентів, які є в експіраторному повітрі людини, для виявлення інших захворювань, таких як цукровий діабет, цироз печінки, серцево-судинні захворювання тощо. Ключові слова: онкологія, електронний ніс, селективні газові сенсори, статистичний аналіз, профілактика раку

Предложен способ управления смачиваемостью поверхности фторированного материала и контроля биообрастания за счет внедрения в структуру модифицированного наноалмаза. На примере сенсора молекулярного кислорода с помощью комплекса методов определены оптимальные условия модифицирования, не приводящие к изменению прочих функциональных свойств материала, таких как градуировочная зависимость и время отклика. Испытания in vitro показали, что небольшое количество аминированных наноалмазов придает поверхности бактерицидные свойства, но при большом содержании, напротив, наблюдается улучшенная адгезия биоматериала за счет уменьшения гидрофобности. Длительные испытания in situ в условиях, симулирующих биореактор с активно растущей биомассой, продемонстрировали практически полное отсутствие биологического обрастания у модифицированного материала и значительное обрастание сенсора из традиционно применяемого полистирола.

В медицинской диагностике распознавание вирусов выполняется с помощью полимеразной цепной реакции и иммуноферментного анализа. Их высокая чувствительность и селективность требуют привлечения высококвалифицированного персонала, использования дополнительных меток, времени для анализа данных и инвестиции. Существует потребность в небольших , эффективных датчиках, показывающих результат с высокой специфичностью.

Изложены результаты исследований по оценке возможностей применения сенсоров оптического и микроволнового диапазонов для диагностики состояния гидрофизических и гидрохимических систем различного пространственного масштаба. Разработан макет информационно-моделирующей системы для гидрохимических исследований (ИМСГИ), включающей сенсоры оптического и микроволнового диапазонов и обладающей функциями диагностики и адаптивной идентификации жидкостей. Система основана на формировании базы спектральных эталонов жидких растворов, получаемых с помощью многоканального спектрофотометра или спектроэллипсометра, и используемых для адаптивного распознавания спектральных образов. Процесс обучения и последующее распознавание реализуются в соответствии с определенным набором методик, алгоритмов и процедур сбора, анализа, сортировки и обработки данных измерений. Совокупность всех этих средств составляет структуру информационномоделирующей системы, ориентированной на оперативную диагностику состояния водных объектов в условиях многоканальных потоков информации от датчиков контактного и дистанционного действия и с применением высокоэффективных информационных технологий для решения задач классификации и идентификации водных объектов. Решение задачи оперативного многопланового контроля качества воды и состояния гидрохимических систем при учете их пространственной неоднородности и наличием множества физических, химических и биологических факторов, влияющих на их состояние, обеспечивается набором компьютерных алгоритмов и моделей, составляющих систему автоматизации гидрохимического мониторинга. Этот набор обеспечивает параметризацию типового водного баланса ограниченной территории, которая отражает взаимодействие компонентов гидрологического цикла. При этом система обладает функцией адаптации к реальному гидрофизическому объекту или процессу. ИМСГИ может использоваться при контроле качества водной среды или других жидкостей в условиях экспедиций в отдаленные регионы, где невозможно использовать химическую лабораторию. Работа выполнена по программе госзадания №0030-2019-0008 «Космос».

Рассматриваются общие принципы реализации системы диагностики и контроля современных систем на кристалле на базе FinFET с применением датчиков и контроллеров физических параметров, интегрируемых на этапе проектирования будущих устройств, на основе аппаратных компонентов платформы SLM от Synopsys.

Одним из ограничивающих факторов непрерывного повышения доли выхода годных микроразмерных изделий на МЭМС-производствах является ненулевой средний уровень плотности загрязнений производственных инфраструктур. Этот фактор влияет на появление поверхностных дефектов в конечных изделиях, которые могут нарушать функциональность сенсора, датчика. В работе предлагается метод постобработки готовых чувствительных элементов по удалению кремниевых дефектов без нарушения целостности изделия для перевода бракованного изделия в класс годных. Апробация предложенного метода на МЭМС-производстве ООО "МАППЕР" показала, что результативность метода удаления дефектов прецизионным лазерным испарением материала достигает 77% для партии обработанных элементов. Показатель результативности может быть увеличен за счет дальнейшей автоматизации процессов.

Задача проектирования наземных систем мониторинга лесных пожаров в настоящее время является достаточно сложной и требует создания специальной информационной технологии. Целью данной работы является разработка информационной технологии для проектирования наземных систем мониторинга с учетом существующей инфраструктуры оборудования, особенностей лесных массивов и естественных ограничений. Результаты. Разработана информационная технология проектирования систем наземного мониторинга для прогнозирования и раннего обнаружения лесных пожаров на основе беспроводных сенсорных сетей и видеонаблюдения. Технология базируется на основе цифровых карт и методах покрытия лесных объектов с учетом точек размещения датчиков и зон видеонаблюдения. Предлагаются эвристические процедуры оцифровки картографического материала и пространственного покрытия лесных полигонов. Разработаны инструментальные средства проектирования и эксплуатации наземных систем мониторинга. Вывод. Интегрированные НСМ, базирующиеся на видео и сенсорных технологиях целесообразно использовать для прогнозирования, контроля и поддержки принятия решений по обнаружению и тушению пожаров в относительно небольших лесных массивах со сложной географической конфигурацией. По данным компании «Лесинформ» наземная система мониторинга была разработана и успешно внедрена в Свесском лесхозе Сумской области.

Виявлення і моніторинг газоподібного аміаку в атмосфері та промислових середовищах є необхідним у різних галузях застосування, в тому числі для контролю свіжості харчових продуктів. Чутливі елементи сенсорних пристроїв виготовляють переважно на основі неорганічних речовин, зокрема плівок токсичних і дефіцитних напівпровідників. На даний час доступна велика кількість різноманітних пристроїв для виявлення аміаку, проте більшість з них є дорогими та складними у виробництві і застосуванні, що зумовлює пошуки простішого та дешевшого способу виготовлення таких датчиків. Стаття присвячена розробці чутливих елементів сенсорних пристроїв на основі тонких плівок електропровідного полімеру – поліаніліну (ПАН), що привертає значну увагу завдяки нескладному синтезу, низькій вартості, чутливості до різних газів при кімнатній температурі. Зміну оптичних властивостей плівок ПАН внаслідок взаємодії з молекулами газоподібного аміаку вивчали для виявлення та встановлення вмісту газу у навколишньому середовищі. Показано, що запропонований метод формування газочутливих плівок шляхом хімічного осадження ПАН на поверхні оптично–прозорих матеріалів (скло, станум оксид, поліметилметакрилат) забезпечує високу чутливість до аміаку, що проявляється у зсуві смуги пропускання і зменшенні її інтенсивності. Час встановлення адсорбційно–десорбційної рівноваги становить 30–60 с, що підтверджує швидкодію оптичного відгуку отриманих плівок.

В настоящее время актуальным является вопрос разработки научных основ применения технологий цифровой экономики для систем мониторинга и прогнозирования опасных процессов и обеспечения безопасности населения и береговой инфраструктуры и воплощение теоретических принципов мониторинга для водных экосистем, которые бы включали как классические натурные наблюдения, так и новые технологии бесконтактного мониторинга. Для решения указанного вопроса в части улучшения характеристик надежности и «открытости» систем разработана структура децентрализованной распределенной системы без иерархической подчиненности, а также методы и алгоритмы функционирования распределенной сети датчиков и мобильного робототехнического комплекса (МРК), которые являются частью данной системы. МРК позволяет осуществлять сбор данных о состоянии окружающей среды средствами бортовых сенсорных подсистем и сбор данных, накопленных телекоммуникационно изолированными фрагментами распределенной сети интеллектуальных датчиков в удаленных и труднодоступных местах, использующих распределенные вычисления и элементы концепции туманных вычислений. Эффективность предложенной модели МРК, методов и алгоритмов достигается за счет применения системы управления, многомерное цифровое устройство управления которой имеет достаточно высокий порядок. Алгоритмы вычисления значений управляющих воздействий получены с применением декомпозирующего управления и метода аналитического синтеза систем с управлением по выходу и воздействиям. Свойство робастности к отклонениям неопределенных запаздываний в каналах связи каждого МРК с «лидером» достигается за счет использования свойства предложенных полиномиальных уравнений управления. Предложенные методы и алгоритмы могут применяться при создании цифровых систем управления как одномерными, так и многомерными объектами, в частности мультиробототехническими комплексами, которые могут применяться для размещения датчиков систем мониторинга и диагностики.

Мультисенсорная система фильтрации характеризована математически как результат решения задачи синтеза многомерной дискретной системы фильтрации одного сигнала по данным от множества разнородных датчиков (сенсоров). В стационарной постановке этой задачи приведены три варианта ее решения: Колмогорова-Винера, Калмана в ковариационной форме и Калмана в информационной форме. Осуществлен переход к постановке этих задач в условиях параметрической неопределенности. В целях реализации активного принципа адаптации найден метод формирования инструментального функционала качества для эквивалентной замены недоступного исходного функционала качества - среднеквадратической ошибки фильтрации. Показано, что эта замена создает возможность применять для адаптации системы весь аппарат и средства практических методов оптимизации, прежде всего, методов градиентного и ньютоновского типов. Предложенное теоретическое решение задачи формирования инструментального функционала качества осуществимо при достаточно общих условиях исходной задачи синтеза многомерной дискретной системы фильтрации при бесконечном времени наблюдения. Выявлено следующее: - Достаточно сложные операции одношагового предсказания и затем обновления оценок в двухэтапном алгоритме фильтрации целесообразно выполнять в центре принятия решений; здесь же должны выполняться вычислительные операции по минимизации инструментального функционала качества. - Несложные операции адаптивного масштабирования данных целесообразно оставить в местах нахождения сенсоров. - Алгоритмы адаптации могут быть реализованы для базовых алгоритмов фильтрации, взятых в различных формах: в форме фильтра Колмогорова-Винера, в ковариационной форме фильтра Калмана или в информационной форме фильтра Калмана. - Вычислительные операции по минимизации инструментального функционала качества целесообразно разрабатывать как варианты реализации современных практических методов оптимизации различного уровня сложности.

Статья посвящена проблеме расширения функциональных возможностей стенда для проведения ускоренных испытаний подшипниковых опор. В данной работе описывается функциональная схема стенда, изготовленного на кафедре «Мехатронные системы». Были предложены двигатель, передача, которые используются на стенде. Рассмотрены задачи, которые необходимо решить с помощью изготовленного стенда. Основной задачей является автоматизация процесса испытания и упрощение накопления и обработки экспериментальных данных. В стенде для визуализации результатов экспериментального исследования применяется жидкокристаллический индикатор ЖКИ, но информации об эксплуатационном цикле подшипника ЖКИ явно недостаточно. Для решения этого вопроса предложено в функциональную схему стенда включить три системы: информационную (блок сенсорных устройств, тепловизор и ИДНС), энергоэлектронную (силовые полупроводниковые преобразователи) и электромеханическую (содержит электромеханические преобразователи). Предложенная информационная подсистема позволяет расширить функциональные возможности стенда. Каждая система подробно описана. Данная схема системы представлена в статье. Для определения количества циклов нагружений, вибраций, для измерения величины радиальной составляющей вибрации наружного кольца подшипника, температуры, в зависимости от диапазона рабочей температуры, предложено выбрать датчики, удовлетворяющие нашим требованиям. Стенд может имитировать циклы нагружения методом ускоренных испытаний. Оценка влияния выбранных факторов на долговечность подшипникового узла проводится на основе результатов, полученных в соответствии с планом эксперимента. В данной статье рассмотрен один из методов, это метод Локати. Рассмотрены причины погрешностей данного метода. При использовании метода Локати получаются несколько завышенные результаты, но наиболее близкие к действительным значениям.

У зв’язку із загальною інформатизацією освіти і швидким розвитком цифрових засобів обробки інформації назріла необхідність впровадження в лабораторні практикуми вищих та середніх навчальних закладів цифрових засобів збору, обробки та оформлення експериментальних результатів, в тому числі під час виконання лабораторних робот з основ електротехнічних пристроїв та систем. При цьому надмірне захоплення віртуальними лабораторними роботами на основі комп’ютерного моделювання в порівнянні з реальним (натурним) експериментом може призводити до втрати особової орієнтації в технології освіти і відсутності надалі у випускників навчальних закладів ряду практичних навичок.У той же час світові компанії, що спеціалізуються в учбово-технічних засобах, переходять на випуск учбового устаткування, що узгоджується з комп’ютерною технікою: аналого-цифрових перетворювачів і датчиків фізико-хімічних величин, учбових приладів керованих цифро-аналоговими пристроями, автоматизованих учбово-експеримен­тальних комплексів, учбових експериментальних установок дистанційного доступу.У зв’язку із цим в області реального експерименту відбувається поступовий розвиток інформаційних джерел складної структури, до яких, у тому числі, відносяться комп’ютерні лабораторії, що останнім часом оформлюються у новий засіб реалізації учбового натурного експерименту – цифрові електронні лабораторії (ЦЕЛ).Відомі цифрові лабораторії для шкільних курсів фізики, хімії та біології (найбільш розповсюджені компаній Vernier Software & Technology, USA та Fourier Systems Inc., Israel) можуть бути використані у ВНЗ України, але вони мають обмежений набір датчиків, необхідність періодичного ручного калібрування, використовують застарілий та чутливий до електромагнітних завад аналоговий інтерфейс та спрощене програмне забезпечення, що не дозволяє проводити статистичну обробку результатів експерименту та з урахуванням низької розрядності аналого-цифрових перетворювачів не може використовуватись для проведення науково-дослідних робіт у вищих навчальних закладах, що є однією із складових підготовки висококваліфікованих спеціалістів, особливо в університетах, які мають статус дослідницьких.Із вітчизняних аналогів відомі окремі компоненти цифрових лабораторій, що випускаються ТОВ «фірма «ІТМ» м. Харків. Вони поступаються продукції компаній Vernier Software & Technology, USA та Fourier Systems Inc. та мають близькі цінові характеристики на окремі компоненти. Тому необхідність розробки вітчизняної цифрової навчальної лабораторії є нагальною, проблематика досліджень та предмет розробки актуальні.Метою проекту є створення сучасної вітчизняної цифрової електронної лабораторії та відпрацювання рекомендацій по використанню у викладанні на її основі базового переліку науково-природничих та біомедичних дисциплін у ВНЗ I-IV рівнів акредитації при значному зменшенні витрат на закупку приладів, комп’ютерної техніки та навчального-методичного забезпечення. В роботі використані попередні дослідження НДІ Прикладної електроніки НТУУ «КПІ» в галузі МЕМС-технологій (micro-electro-mechanical) при створенні датчиків фізичних величин, виконано огляд технічних та методичних рішень, на яких базуються існуючі навчальні цифрові лабораторії та датчики, розроблені схемотехнічні рішення датчиків фізичних величин, проведено конструювання МЕМС – первинних перетворювачів, та пристроїв реєстрації інформації. Розроблені прикладні програми інтерфейсу пристроїв збору інформації та вбудованих мікроконтролерів датчиків. Сформульовані вихідні дані для розробки бездротового інтерфейсу датчиків та програмного забезпечення цифрової лабораторії.Таким чином, у даній роботі пропонується нова вітчизняна цифрова електронна лабораторія, що складається з конструкторської документації та дослідних зразків обладнання, програмного забезпечення та розробленого єдиного підходу до складання навчальних методик для цифрових лабораторій, проведення лабораторних практикумів з метою економії коштів під час створення нових лабораторних робіт із реєстрацією даних, обробки результатів вимірювань та оформленням результатів експерименту за допомогою комп’ютерної техніки.Цифрова електронна лабораторія складається із таких складових частин: набірного поля (НП); комплектів модулів (М) із стандартизованим вихідним інтерфейсом, з яких складається лабораторний макет для досліджування об’єкту (це – набір електронних елементів: резисторів, ємностей, котушок індуктивності, цифро-аналогових та аналого-цифрових перетворювачів (ЦАП та АЦП відповідно)) та різноманітних датчиків фізичних величин; комп’ютерів студента (планшетного комп’ютера або спеціалізованого комп’ютера) з інтерфейсами для датчиків; багатовходових пристроїв збору даних та їх перетворення у вигляд, узгоджений з інтерфейсом комп’ютера (реєстратор інформації або Data Logger); комп’ютер викладача (або серверний комп’ютер із спеціалізованим програмним забезпеченням); пристрої зворотного зв’язку (актюатори), що керуються комп’ютером; трансивери для бездротового прийому та передачі інформації з НП.Таким чином, з’являється новий клас бездротових мереж малої дальності. Ці мережі мають ряд особливостей. Пристрої, що входять в ці мережі, мають невеликі розміри і живляться в основному від батарей. Ці мережі є Ad-Hoc мережами – високоспеціалізованими мережами з динамічною зміною кількісного складу мережі. У зв’язку з цим виникають завдання створення та функціонування даних мереж – організація додавання і видалення пристроїв, аутентифікація пристроїв, ефективна маршрутизація, безпека даних, що передаються, «живучість» мережі, продовження часу автономної роботи кінцевих пристроїв.Протокол ZigBee визначає характер роботи мережі датчиків. Пристрої утворюють ієрархічну мережу, яка може містити координатор, маршрутизатори і кінцеві пристрої. Коренем мережі являється координатор ZigBee. Маршрутизатори можуть враховувати ієрархію, можлива також оптимізація інформаційних потоків. Координатор ZigBee визначає мережу і встановлює для неї оптимальні параметри. Маршрутизатори ZigBee підключаються до мережі або через координатор ZigBee, або через інші маршрутизатори, які вже входять у мережу. Кінцеві пристрої можуть з’єднуватися з довільним маршрутизатором ZigBee або координатором ZigBee. По замовчуванню трафік повідомлень розповсюджується по вітках ієрархії. Якщо маршрутизатори мають відповідні можливості, вони можуть визначати оптимізовані маршрути до визначеної точки і зберігати їх для подальшого використання в таблицях маршрутизації.В основі будь-якого елементу для мережі ZigBee лежить трансивер. Активно розробляються різного роду трансивери та мікроконтролери, в які потім завантажується ряд керуючих програм (стек протоколів ZigBee). Так як розробки ведуться багатьма компаніями, то розглянемо та порівняємо новинки трансиверів тільки кількох виробників: СС2530 (Texas Instruments), AT86RF212 (Atmel), MRF24J40 (Microchip).Texas Instruments випускає широкий асортимент трансиверів. Основні з них: CC2480, СС2420, CC2430, CC2431, CC2520, CC2591. Всі вони відрізняються за характеристиками та якісними показниками. Новинка від TI – мікросхема СС2530, що підтримує стандарт IEEE 802.15.4, призначена для організації мереж стандарту ZigBee Pro, а також засобів дистанційного керування на базі ZigBee RF4CE і обладнання стандарту Smart Energy. ІС СС2530 об’єднує в одному кристалі РЧ-трансивер і мікроконтролер, ядро якого сумісне зі стандартним ядром 8051 і відрізняється від нього поліпшеною швидкодією. ІС випускається в чотирьох виконаннях CC2530F32/64/128/256, що розрізняються обсягом флеш-пам’яті – 32/64/128/256 Кбайт, відповідно. В усьому іншому всі ІС ідентичні: вони поставляються в мініатюрному RoHS-сумісному корпусі QFN40 розмірами 6×6 мм і мають однакові робочі характеристики. СС2530 являє собою істотно покращений варіант мікросхеми СС2430. З точки зору технічних параметрів і функціональних можливостей мікросхема СС2530 перевершує або не поступається CC2430. Однак через підвищену вихідну потужність (4,5 дБм) незначно виріс струм споживання (з 27 до 34 мА) при передачі. Крім того, ці мікросхеми мають різні корпуси і кількість виводів (рис. 1). Рис. 1. Трансивери СС2530, СС2430 та СС2520 фірми Texas Instruments AT86RF212 – малопотужний і низьковольтний РЧ-трансивер діапазону 800/900 МГц, який спеціально розроблений для недорогих IEEE 802.15.4 ZigBee-сумісних пристроїв, а також для ISM-пристроїв з підвищеними швидкостями передачі даних. Працюючи в діапазонах частот менше 1 ГГц, він підтримує передачу даних на малих швидкостях (20 і 40 Кбіт/с) за стандартом IEEE 802.15.4-2003, а також має опціональну можливість передачі на підвищених швидкостях (100 і 250 Кбіт/с) при використанні модуляції O-QPSK у відповідності зі стандартом IEEE 802.15.4-2006. Більше того, при використанні спеціальних високошвидкісних режимів, можлива передача на швидкості до 1000 Кбіт/с. AT86RF212 можна вважати функціональним блоком, який з’єднує антену з інтерфейсом SPI. Всі критичні для РЧ тракту компоненти, за винятком антени, кварцового резонатора і блокувальних конденсаторів, інтегровані в ІС. Для поліпшення загальносистемної енергоефективності та розвантаження керуючого мікроконтролера в ІС інтегровані прискорювачі мережевих протоколів (MAC) і AES- шифрування.Компанія Microchip Technology виробляє 8-, 16- і 32- розрядні мікроконтролери та цифрові сигнальні контролери, а також аналогові мікросхеми і мікросхеми Flash-пам’яті. На даний момент фірма випускає передавачі, приймачі та трансивери для реалізації рішень для IEEE 802.15.4/ZigBee, IEEE 802.11/Wi-Fi, а також субгігагерцового ISM-діапазону. Наявність у «портфелі» компанії PIC-мікроконтролерів, аналогових мікросхем і мікросхем пам’яті дозволяє їй запропонувати клієнтам комплексні рішення для бездротових рішень. MRF24J40 – однокристальний приймач, що відповідає стандарту IEEE 802.15.4 для бездротових рішень ISM-діапазону 2,405–2,48 ГГц. Цей трансивер містить фізичний (PHY) і MAC-функціонал. Разом з мікроспоживаючими PIC-мікроконтролерами і готовими стеками MiWi і ZigBee трансивер дозволяє реалізувати як прості (на базі стека MiWi), так і складніші (сертифіковані для роботи в мережах ZigBee) персональні бездротові мережі (Wireless Personal Area Network, WPAN) для портативних пристроїв з батарейним живленням. Наявність MAC-рівня допомагає зменшити навантаження на керуючий мікроконтролер і дозволяє використовувати недорогі 8-розрядні мікроконтролери для побудови радіомереж.Ряд компаній випускає завершені модулі ZigBee (рис. 2). Це невеликі плати (2÷5 кв.см.), на яких встановлено чіп трансивера, керуючий мікроконтролер і необхідні дискретні елементи. У керуючий мікроконтролер, у залежності від бажання і можливості виробника закладається або повний стек протоколів ZigBee, або інша програма, що реалізує можливість простого зв’язку між однотипними модулями. В останньому випадку модулі іменуються ZigBee-готовими (ZigBee-ready) або ZigBee-сумісними (ZigBee compliant).Всі модулі дуже прості в застосуванні – вони містять широко поширені інтерфейси (UART, SPI) і управляються за допомогою невеликого набору нескладних команд. Застосовуючи такі модулі, розробник позбавлений від роботи з високочастотними компонентами, так як на платі присутній ВЧ трансивер, вся необхідна «обв’язка» і антена. Модулі містять цифрові й аналогові входи, інтерфейс RS-232 і, в деяких випадках, вільну пам’ять для прикладного програмного забезпечення. Рис. 2. Модуль ZigBee із трансивером MRF24J40 компанії Microchip Для прикладу, компанія Jennic випускає лінійку ZigBee-сумісних радіомодулів, побудованих на низькоспоживаючому бездротовому мікроконтролері JN5121. Застосування радіомодуля значно полегшує процес розробки ZigBee-мережі, звільняючи розробника від необхідності конструювання високочастотної частини виробу. Використовуючи готовий радіомодуль, розробник отримує доступ до всіх аналогових і цифрових портів вводу-виводу чіпу JN5121, таймерам, послідовного порту і інших послідовних інтерфейсів. У серію входять модулі з керамічної антеною або SMA-коннектором з дальністю зв’язку до 200 метрів. Розмір модуля 18×30 мм. Версія модуля з підсилювачем потужності і підсилювачем вхідного сигналу має розмір 18×40 мм і забезпечує дальність зв’язку більше 1 км. Кожен модуль поставляється з вбудованим стеком протоколу рівня 802.15.4 MAC або ZigBee-стеком.За висновками експертів з аналізу ринку сьогодні одним з найперспективніших є ринок мікросистемних технологій, що сягнув 40 млрд. доларів станом на 2006 рік зі значними показниками росту. Самі мікросистемні технології (МСТ) почали розвиватися ще з середини ХХ ст. і, отримуючи щоразу нові поштовхи з боку нових винаходів, чергових удосконалень технологій, нових галузей науки та техніки, динамічно розвиваються і дедалі ширше застосовуються у широкому спектрі промислової продукції у всьому світі.Прилад МЕМС є об’єднанням електричних та механічних елементів в одну систему дуже мініатюрних розмірів (значення розмірів механічних елементів найчастіше лежать у мікронному діапазоні), і достатньо часто такий прилад містить мікрокомп’ютерну схему керування для здійснення запрограмованих дій у системі та обміну інформацією з іншими приладами та системами.Навіть з побіжного аналізу структури МЕМС зрозуміло, що сумарний технологічний процес є дуже складним і тривалим. Так, залежно від складності пристрою технологічний процес його виготовлення, навіть із застосуванням сучасних технологій, може тривати від кількох днів до кількох десятків днів. Попри саме виготовлення, доволі тривалими є перевірка та відбраковування. Часто виготовляється відразу партія однотипних пристроїв, причому вихід якісної продукції часто не перевищує 2 %.Для виготовлення сучасних МЕМС використовується широка гама матеріалів: різноманітні метали у чистому вигляді та у сплавах, неметали, мінеральні сполуки та органічні матеріали. Звичайно, намагаються використовувати якомога меншу кількість різнорідних матеріалів, щоби покращити технологічність МЕМС та знизити собівартість продукції. Тому розширення спектра матеріалів прийнятне лише за наявності специфічних вимог до елементів пристрою.Спектр наявних типів сенсорів в арсеналі конструктора значно ширший та різноманітніший, що зумовлено багатоплановим застосуванням МЕМС. Переважно використовуються ємнісні, п’єзоелектричні, тензорезистивні, терморезистивні, фотоелектричні сенсори, сенсори на ефекті Холла тощо. Розроблені авторами в НДІ Прикладної електроніки МЕМС-датчики, їх характеристики, маса та розміри наведені у табл. 1.Таблиця 1 №з/пМЕМС-датчикиТипи датчиківДіапазони вимірюваньГабарити, маса1.Відносного тиску, тензорезистивніДВТ-060ДВТ-1160,01–300 МПа∅3,5–36 мм,5–130 г2.Абсолютного тиску,тензорезистивніДАТ-0220,01–60 МПа∅16 мм,20–50 г3.Абсолютного тиску, ємнісніДАТЄ-0090,05–1 МПа5×5 мм4.Лінійного прискорення,тензорезистивніДЛП-077±(500–100 000) м/с224×24×8 мм,100 г5.Лінійного прискорення,ємнісніАЛЄ-049АЛЄ-050±(5,6–1200) м/с235×35×22 мм, 75 г6.Кутової швидкості,ємнісніДКШ-011100–1000 °/с

Розкрито концепцію систематизованого управління польотом безпілотних літальних апаратів. Визначено спектр оснащення безпілотних літальних апаратів різною технічною апаратурою. Зазначено, що управління польотом безпілотного літального апарату ґрунтується на формуванні єдиної системи взаємозв’зку всіх параметрів та датчиків. Кожен БПЛА в основі має певні контури управління, на кожен контур надходять параметри, що задаються і параметри з датчиків, встановлених на борту БПЛА, про поточний стан апарата. Схематично наведено контур управління кутовою стабілізацією безпілотного літального апарату. Описано структуру контуру управління орієнтацією безпілотного літального апарату. Контур складається з чотирьох блоків контролюючих крен, тангаж, рискання і висоту. Запропоновано структуру блоку «змішування» управління рухом безпілотного літального апарату, цей блок приймає команди корекції для крену, тангажу, рискання, висоти і «змішує» їх, відправляючи кожну поправку на правильний двигун. Окреслено блок динаміки двигуна безпілотного літального апарату, який обмежує вхідні команди від 0 до 100% дросельної заслінки, імітує поведінку обриву двигуна при дуже низькому дроселі і найбільш важливо застосовує лінійну залежність до сигналу відсотка дроселя, підкреслено, що вихід блоку – це число оборотів в хвилину для кожного двигуна в будь-який момент часу. Розроблено структурну схему безпілотного літального апарату. Для вирішення завдань систематизованого управління польотом безпілотних літальних апаратів обрана структура та описано обладнання, що входить у кожний рівень. Обґрунтовано аеродинамічний баланс безпілотного літального апарату, принцип його стабілізації полягає у збереженні постійного зчитування показань сенсорів і внесення відповідних змін до швидкості обертання кожного ротора. Управління безпілотним літальним апаратом здійснюється по 4-м осям: рисканню за курсом, крену щодо поздовжньої осі, тангажу, висоті польоту.

Використання мобільного навчання сьогодні викликає певні суперечки в середовищі освітян. Деякі вчителі вважають, що це буде заважати навчальному процесу в класі, але в той же час більшість бачать значний потенціал у використанні мобільних технологій. У статті описано власні дослідження з використання мобільних технологій для навчання фізики. Зокрема розглядаються можливості мобільних додатків та сенсорів мобільних пристроїв як вимірювальних приладів для проведення фізичних експериментів. Нами доведено, що використання датчиків мобільних пристроїв у віртуально орієнтованому середовищі значно розширює його функціональні можливості. А саме дозволяє проєктувати та розробляти недорогі лабораторії, які можуть бути використані як на уроках, так і поза школою для проведення цікавих досліджень та одночасного вивчення фізики. У статті показано, що прийомів розвитку пізнавального інтересу учнів до фізики багато, але більшість з них пов’язана із залученням учнів до самостійної експериментаторської діяльності з використанням комп’ютерних та інноваційних технологій. Серед інноваційних технологій нами виділені ігрові. Показано, що використання засобів ІКТ дозволяє використовувати в процесі навчання ігрові елементи, які роблять його легким, цікавим, більш відкритим та креативним. Запровадження у навчанні фізики унікального освітнього програмного забезпечення Algodoo є сучасним напрямком, що дозволяє заохочувати дітей до самостійної експериментаторської діяльності та сприяє розвитку їх креативного мислення. Завдяки простому редагуванню учні можуть створювати різні фізичні об’єкти та працювати з ними. Одночасно програма дозволяє проводити достатньо складні обчислення та будувати графіки залежності досліджуваних величин, що значно спрощує сприйняття результатів досліду та їх опрацювання. У роботі запропоновані конкретні методичні підходи щодо використання Algodoo на уроках фізики, наприклад, під час вивчення архімедової сили, дослідження залежності швидкості руху тіл від прикладених сил. Практика запровадження пропонованих у роботі підходів під час навчання учнів Наукового ліцею м. Кропивницького показала підвищення їх зацікавленості, вмотивованості та усвідомленості у вивченні фізики.

Дана робота розглядає способи застосування CAD\CAM технологій в сфері охорони здоров’я на шляху до переходу на засади парадигми Healthcare 4.0 . Дані технології дозволяють досягати значних результатів в покращенні медичних послуг та проектуванні і виготовленні виробів медичного призначення. Для цього проаналізовано роль парадигми Індустрія 4.0 в сфері розвитку галузі охорони здоров’я, роль CAD\CAM технологій в медичній галузі та виділені тенденції розвитку CAD/CAM технологій в контексті переходу до Нealthcare 4.0. При аналізі ролі парадигми Індустрія 4.0 було виділено основні групи технологій, що є рушійними силами цієї концепції, та коротко описано технології, здатні підвищити рівень безпеки, задоволеності та інформованості для пацієнта: робототехніка, голографія, датчики/сенсори, інтернет речей та промисловий інтернет речей, великі дані, штучний інтелект та адитивне виробництво. При дослідженні ролі CAD\CAM технологій в медичній галузі, було проаналізовано застосування цих технологій в (а) хірургії та розглянуто напрямки комп'ютерно-інтегрованої хірургії (хірургічний CAD/CAM та хірургічний асистент) та ортопедичні операції або операції по заміні суглобів; (б) використання технології CAD/CAM в медичних пристроях; (в) використання технології CAD/CAM в діагностичних процедурах. Далі показано потенціал CAD як засобу підвищення ефективності та впровадження інновацій. При аналізі сучасних тенденцій розвитку CAD/CAM технологій в контексті переходу до парадигми Healthcare 4.0, було виділено та описано наступні аспекти: (1) посилення впливу хмарних технологій та перевагам, що він надає; (2) модельно-орієнтований підхід та особливості його застосування при автоматизованому проектуванні; (3) генеративне проектування із застосуванням технологій штучного інтелекту. Наведено переваги застосування штучного інтелекту в процесі проектування та виготовлення необхідних для медичної галузі продуктів та його можливий вплив на галузь в цілому. Висновки: Технологія CAD/CAM зробила значний вплив на прогрес у медичній науці та практиці. Потенціал CAD як засобу підвищення ефективності та інновацій зростає, а останні тенденції галузі охорони здоров’я відображають вплив нових технологій у цій галузі. Охорона здоров’я - сфера першочергового значення, до якої вкрай необхідне включення традиційних наукових галузей з інноваційними рішеннями. Наближення медичної галузі до парадигми Healthcare 4.0 можливе, в тому числі, за допомогою вдосконалення CAD/CAM підходів та алгоритмів та розширюючи сфери застосування, тим самим досягаючи значних результатів в покращенні медичних послуг та підвищенні ефективності таких послуг, в тому числі і економічної. Тому вбачаються доцільними подальші дослідження щодо збільшення сфер застосування CAD/CAM технологій та взагалі підходів парадигми Індустрії 4.0 в медичній галузі (Healthcare 4.0). Ключові слова: CAD\CAM, Індустрія 4.0, Healthcare 4.0, штучний інтелект, хмарні технології, адитивне виробництво.

В данной работе представлены результаты [1] численного моделирования модифицированной конструкции оптического сенсора на основе сегментированной периодической решетки оксинитрида кремния (SiON), расположенного над кремниевым волноводом (кремниевой проволоки) в структуре кремний на изоляторе (КНИ). Решетка отделена от волновода тонким окисным слоем, обеспечивающего эффективную туннельную связь их оптических полей. Данная сегментированная решетка работает как вытекающий волновод, который фильтрует входную мощность от широкополосного оптического источника и излучает ее в виде выходящего оптического пучка, содержащего спектральные компоненты в узком диапазоне длин волн, а также обладающих небольшой угловой расходимостью. Угол излучения сильно зависит от показателя преломления окружающей сенсор среды. Это дет возможность проводить считывания данных с данного интегрально-оптического сенсора путем измерения картины дальнего поля в фокальной плоскости объектива, который расположен рядом с сенсорным элементом. Концепция работы данного типа оптического сенсора была проверена прямым численным моделированием с помощью метода конечных разностей во временной области (FDTD) с использованием оптического пакета от Rsoft. Датчик продемонстрировал умеренный собственный предел обнаружения (iLOD) ≈ 0,004 RIU при потенциале увеличения iLOD до 0,001 RIU в случае применении длинных структур порядка 10 мм.

В данной работе проводилось сравнение методом численного моделирования сенсорных возможностей одномерных дифракционных и субволновых решеток. Оптимизированная дифракционная решетка представляет перспективный, недорогой и простой в изготовлении ТГц датчик показателя преломления. Мы численно исследовали влияние периода решетки, глубины решетки и показателя преломления на ППР-свойства решетки. Одномерные субволновые металлические прямоугольные решетки исследовались в схеме нарушенного полного внутреннего отражения (конфигурация Отто), которая используется для удовлетворения условий фазового синхронизма. Выполнен параметрический анализ данной сенсорной системы.

Рассмотрены технологические и метрологические особенности встраиваемой сенсорики измерительных систем неразрушающего контроля и мониторинга технического состояния композитных изделий. Показаны технологические возможности аддитивных и молекулярных технологий с малоразмерными соединениями ввода/вывода для надёжного встраивания волоконно-оптических сенсоров в композитные изделия. Рассмотрены возможности повышения качества неразрушающего контроля состояния методами сенсорного слияния информации и метрологического самоконтроля встроенной волоконно-оптической сенсорной сети путем интеллектуализации датчиков и нейросетевых методов их самокалибровки в процессе эксплуатации композитных изделий.

В данной статье рассмотрена разработка системы питания, алгоритма управле-ния и архитектуры вербального робота. Робот основан на общедоступном 3Dпечатном принтере. Вэтом исследовании была разработана архитектура общей программной системы вербального ро-бота, атакже усовершенствована система питания и алгоритм управления целой системы. С помощью оборудования JetsonTx1 и сенсорным экраном для взаимодействия с InМoovбыл сделан ин-терфейс для управления всей системы. Датчик Kinect играет главную роль в прогрессе изучения дан-ной темы. По сравнению с существующими гуманоидными роботами в вербальном роботе развита автоматизированная платформа, низкая стоимость и полностью функциональна.

Гидротехнические сооружения, применяемые в агропромышленномкомплексе, имеют большое значение для экономики, экологической исоциальной сферы области или региона. В связи с необходимостью проведениясвоевременного периодического контроля гидротехнических сооружений, вКазахстане вводится практика мониторинга состояния конструкций. Что в своюочередь предполагает применение различных датчиков для осуществлениямониторинга. В работе представлены нормативные требования по проведениюмониторинга состояния конструкций и результаты исследованийкомпозиционных материалов с содержанием красного шлама, которые могутприменяться как строительные материалы, а также в качестве сенсоров дляавтоматического мониторинга. В ходе исследований показано, что введениекрасного шлама в структуру композитного цементной смеси позволяет снизитьзатраты цемента и получать бетоны с совершенно другими свойствами.Подобраны добавки, которые позволили изучать пьезоэлектрические свойстваматериалов.

В данной статье рассмотрена разработка системы питания, алгоритма управления и архитектуры вербального робота. Робот основан на общедоступном 3Dпечатном принтере. Вэтом исследовании была разработана архитектура общей программной системы вербального ро-бота, атакже усовершенствована система питания и алгоритм управления целой системы. С помощью оборудования JetsonTx1 и сенсорным экраном для взаимодействия с InМoov был сделан ин-терфейс для управления всей системы. Датчик Kinectиграет главную роль в прогрессе изучения дан-ной темы. По сравнению с существующими гуманоидными роботами в вербальном роботе развита автоматизированная платформа, низкая стоимость и полностью функциональна. This article reviews the supply system, control algorithm and architecture of verbal robot. The robot is based on publicly available 3D printer. In this research was developed architec-ture of general program system of verbal robot, also improved supply system andcontrol algorithm of overall system. Using Jetson Tx1 equipment and a touch screen for interaction with InMoov, an interface was made to control the entire system. The Kinect detector plays a major role in the pro-cess of studying this topic. Compared with the existing humanoid robots, the verbal robot is highly automated platform, low cost and fully functional.

Технология поверхностных акустических волн (ПАВ) позволяет интегрировать обработку сигналов с функциями датчиков. До последнего времени ПАВ-сенсоры могли работать при комнатной температуре или в области температур 100C300C. Задача, связанная с синтезом материалов, актуальна, если необходимо повысить рабочую температуру устройства на ПАВ до 1000C. Новый пьезоэлектрический кристалл CaYAl3O7 относится к классу кристаллов с тетрагональной симметрией и обладает стабильным пьезоэлектрическим эффектом вплоть до температуры плавления 1630C. В работе проведено численное моделирование свойств поверхностных акустических волн в монокристалле CaYAl3O7. Скорость волны, коэффициент электромеханической связи и угол отклонения потока энергии волны исследуются для различных срезов кристаллов CaYAl3O7. Показано, что ПАВ имеет максимальное значение коэффициента электромеханической связи ( 0,24) для Z60-среза кристалла. Для случая Z-среза и направления распространения волны вдоль оси X 45, коэффициент электромеханической связи ПАВ равен 0,2. В обоих срезах кристалла отсутствует паразитная генерация объемных акустических волн встречно-штыревым преобразователем волны. Эти два среза кристалла CaYAl3O7 являются перспективными для использования в устройствах на ПАВ.

Ультракороткая длительность, высокая интенсивность и стабильность фемтосекундных импульсов, генерируемых твердотельными и волоконными лазерами [1] привели к развитию принципиально новых технологий, в частности, технологии микро- и нано-структурирования прозрачных оптических материалов. В докладе будет сделан обзор работ по развитию данного направления на прецизионной фемтосекундной лазерной установке, созданной совместно НГУ и ИАиЭ СО РАН. Изменение показателя преломления в точке фокуса лазерного импульса (длительностью 230 фс и энергией ~100 нДж на длине волны 1030 нм) дает возможность поточечной записи периодических структур в сердцевине одномодового волоконного световода с периодом ≈500 нм [2]. Записанные волоконные брэгговские решётки (ВБР) имеют уникальные параметры: высокую температурную, механическую и радиационную стойкость. При этом ширина спектра отражения длинных (>5см) ВБР составляет <20 пм, а ширина окна пропускания за счет наведенного сдвига фазы в структуре <1 пм. Это позволяет создавать на основе таких ВБР прецизионные датчики температуры и деформаций и одночастотные лазеры с распределенной обратной связью c шириной линии генерации ≤10 кГц [3]. Фемтосекундная технология также имеет принципиальные преимущества перед традиционными при формировании структур в многосердцевинных и многомодовых световодах. Высокая точность позиционирования в поперечном сечении световода позволяет формировать решётки в отдельных сердцевинах, причем с разной брэгговской длиной волны [4]. Такие многосердцевинные наборы ВБРдатчиков применены для восстановления формы волокна (как в статическом, так и динамическом режимах), что позволяет создавать 3D-сенсоры для применений в микрохирургии. Это же свойство используется для формирования ВБР в разных областях поперечного сечения многомодовых световодов, что позволяет селектировать отдельные поперечные моды: как фундаментальную (LP01), так и высших (например, LP11). На этой основе созданы эффективные ВКР-лазеры с прямой диодной накачкой пассивного многомодового градиентного световода, генерирующие в области 950-980 нм [5], где традиционные волоконные лазеры на волокнах, легированных редкоземельными элементами, не работают. Кроме того, данная технология позволяет изменять показатель преломления в объеме прозрачного материала и формировать волноводные структуры для создания элементов интегральной оптики: разветвители, волноводы, интерферометры Маха-Цендера, модуляторы, поляризационные элементы в различных средах: стекла, кристаллы, полимеры [6]. По сравнению с традиционными методами нанолитографии технология прямой фс лазерной записи обеспечивает более высокую производительность, гибкость при создании различных конфигураций и 3-мерную геометрию записи. Более того, в последнее время развивается направление создания различных оптических элементов непосредственно в кремниевом чипе и записи брэгговских решеток на поверхности GaN пленок [7,8].