Skip navigation
Please use this identifier to cite or link to this item: http://ela.kpi.ua/handle/123456789/2316
Title: Комп’ютеризована система моніторингу джерел ультрафіолетового випромінювання
Authors: Воропаєва, Світлана Львівна
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"
Чернівецький національний університет України імені Юрія Федьковича
-
Issue Date: 2012
Abstract: Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 – Комп’ютерні системи та компоненти. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2012. Запропоновано багаторівневу ієрархічну організацію комп’ютеризованої системи моніторингу ультрафіолетового випромінювання як складової компоненти регіональної системи екологічного моніторингу. На основі експериментальних досліджень УФ сенсорів GaP-SnO2 удосконалено методику покращення їх технічних характеристик, створено програмнізасоби для підтримки прийняття рішень на етапах розробки топології та міжопераційного контролю процесу їх синтезу. Обґрунтована модель і проведено комп’ютерну імітацію роботи УФ сенсорів у жорстких умовах опромінення, реалізовано структурні рішення для підвищення надійності системи адаптивного управління технологічним модулем УФ опромінення об’єкта. Удосконалено процес калібрування вимірювального модуля із застосуванням динамічної корекції узгодження спектральних характеристик УФ джерела і сенсора. Комплексний аналіз процесу перетворення інформаційних сигналів у вимірювальній системі дозволив на два порядки розширити динамічний діапазон створеного базового вимірювального модуля, на 4 % зменшити похибку вимірів енергетичного потоку УФ випромінювання.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.05 - Компьютерные системы и компоненты. - Национальный технический університет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2012. Предложено многоуровневую иерархическую организацию компьютеризированной системы мониторинга ультрафиолетового излучения как составной компоненты региональной системы экологического мониторинга окружающей среды, что позволило унифицировать требования к информационному и аппаратно - программному обеспечению информационно-измерительной системы, методике обработки результатов измерений и упрощает синтез сетевой системы экологического мониторинга. Структурно-алгоритмическое и техническое решение созданного модуля для регистрации и обработки информации мониторинга УФ излучения позволяет применить его в качестве базового элемента се- тевой системы. Структурно система УФ мониторинга реализуется в виде разветвленной сети автоматических станций первичного контроля УФ излучения, сбора, обработки и предварительного анализа данных. Взаимодействие измерительных станций с центральным сервером региональной системы мониторинга окружающей среды может осуществляться по клиент-серверной технологии с использованием средств локальных или Интернет сетей. На основе результатов экспериментальных исследований УФ сенсоров GaPSnO2 усовершенствована методика улучшения технических характеристик сенсоров для повышения точности измерений энергетических параметров УФ излучения, созданы программные средства для поддержки принятия решений на этапах разработки топологии и межоперационного контроля процесса синтеза УФ сенсоров. Применение программного обеспечения для моделирования влияния конструкции, в частности соотношения периметр-площадь контакта и технологических факторов на параметры УФ сенсоров способствует улучшению воспроизводимости характеристик и стабилизации токовой чувствительности сенсоров. Предложена модель, проведено компьютерную имитацию и физическое моделирование работы УФ сенсоров в жестких условиях облучения. Показано, что при достижении предельных значений энергии потока облучения (Фе≈10-50 кВт/см2, τ≈10-4с), на границе раздела слоев УФ сенсоров на основе фосфида галлия возникают значительные градиенты температуры, которые приводят к ее разрушению. Для повышения надежности измерительной системы реализовано структурные решения узла адаптивного управления технологическим модулем УФ облучения объекта с помощью самокалибровки его измерительного тракта. Предложенная методика и модель позволяет уже на этапе проектирования первичных преобразователей электромагнитного излучения для компьютеризированных информационно-измерительных систем прогнозировать их предельные режимы эксплуатации и определять способы коррекции параметров преобразователей. Показано, что в ситуации, когда интегральный показатель фототока Іф полностью включает составляющую сигнала излучения вне исследуемого регистрируемого диапазона, где определено теоретическое значение ІфТ, использование коэффициента коррекции может искажать физическую сущность измерений. Уменьшение интервала интегрирования может приводить к погрешности измерений более чем на 50%. Предложен способ усовершенствования процесса калибровки измерительного модуля с применением динамической коррекции согласования спектральных характеристик источника и сенсора УФ излучения, что позволило уменьшить время и упростить процесс калибровки, повысить точность измерений, и обеспечить универсальность измерительного модуля при исследовании различных типов источников УФ излучения. Показано, что поскольку типичная ватт-амперная характеристика УФ сенсора может быть описана степенной функцией и только в ограниченных пределах может быть аппроксимирована линейной зависимостью, то расширение динамического диапазона фотоприемника области и уменьшение погрешности измерений можно достичь применяя методику кусочно-линейной аппроксимации зависимости Iф = f(Ф). В первом приближении это реализуется применением звеньев обратной связи в аналоговом канале обработки сигнала на схемотехническом уровне. Повышение точности измерений можно достичь используя программные средства, если на программном уровне обеспечить функциональное преобразование обратное характеристике УФ сенсора. Структурная схема разработанного базового модуля выполнена по двухканальной схеме. Математическая обработка полученной информации, учета калибровочных коэффициентов и определение числового значения измеренного потока Фе, а также форматирование данных и формирование цифрового пакета для хранения его в памяти и передачи к узлам высшего уровня контролируются центральным процессором AT90S1286. Связь с периферией для начального программирования процессора реализовано посредством шины И2С, а с уровнями высшей иерархии - по протоколам последовательной передачи данных через USB/COM. Комплексный анализ процесса преобразования информацион- ных сигналов в измерительной системе позволил на два порядка расширить динамический диапазон созданного базового измерительного модуля и на 4% уменьшить погрешность измерений энергетического потока УФ излучения.
Thesis for the degree of candidate of technical sciences, specialty 05.13.05 – Computer systems and components. – National Technique University of Ukraine “Kiev Polytechnic Institute”, Kiev, 2012. A multilevel hierarchical organization of a computerized system for UV monitoring as a component of the regional environmental monitoring system has been proposed. On the basis of experimental studies, an enhancement technique of the technical characteristics of GaP-SnO2 UV sensors has been improved. The software tools to support decision-making at the stages of topology development and inter-operation process control of sensor synthesis have been created. The model has been substantiated and computer simulation of the UV sensors operation in the harsh conditions of irradiation has been performed. Structural solutions to improve the reliability of the system of adaptive management of technological module of the object under UV irradiation have been implemented. The calibration procedure of the measuring module has been improved with the use of dynamic adjustment of the UV spectral characteristics of the source and the sensor. Comprehensive analysis of the process of information signals transformation in the measuring system ensured two order increase in dynamic range of the elaborated measuring module, as well as 4% error decrease in measurement of the UV radiation energy flux.
URI: http://ela.kpi.ua/handle/123456789/2316
Appears in Collections:Автореферати

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Voropaieva _aref.pdf
  Restricted Access
1.02 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.