CC BY
264 The scientific heritage No 17 (17),2017
«ТЕНДЕНЦП РОЗВИТКУ ПРИЛАД1В ДЛЯ ТЕРМОГРАФ1ЧНИХ ВИМГРЮВАНЬ»
Туру Т.А.
асистент Кривоногов О.С.
Нацюнальний технгчний утверситет Украши «Кшвський полтехнгчний институт 1мет 1горя Сжорського»
«TRENDS OF DEVELOPMENT OF DEVICES FOR THERMOGRAPHIC MEASUREMENTS»
Turo T.A.
Assistant Kryvonogov O.S.
1 National Technical University of Ukraine " Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute "
Анотащя
Вимiрювання температур поряд з вишрами шших величин мае досить важливе значения в наущ i технiцi. Сучасне промислове виробництво неможливе без температурного контролю. Досить звернути увагу на там галузi промисловостi, як чорна i кольорова металургiя, хiмiчна i нафтопереробна проми-словiсть, у багатьох технологiчних процесах яких температурний контроль мае виршальне значення. Пер-шочергове значення вимiрюваиню температури надаеться i в медицинi. А також у повсякденному життi ми жодного дня не проводимо без вишру температур.
Однак, сучасш тепловiзори досить дороп, тому виникае необхiднiсть у пошуку бiльш доступних за-собiв вимiрювання розподiлу температурних полiв.
Дослвджено можливосп замiни безконтактних тепловiзiйних систем контролю розподшу температури в об'ектах на б№ш дешевi системи, як1 не поступаються за показниками точностi i чутливостi.
Abstract
Measurement of temperatures along with measurements of other variables is very important in science and technology. Modern industrial production is impossible without temperature control. It is enough to pay attention to such industries as ferrous and nonferrous metallurgy, chemical and oil refining industry, in many technological processes which temperature control is crucial. The primary value of temperature measurement is also given in medicine. And in everyday life we do not spend one day without temperature measurement.
However, modern thermal imagers are quite expensive, so there is a need to find more accessible means of measuring the distribution of temperature fields. Possibilities of replacement of contactless thermal imaging systems of control of temperature distribution in objects at cheaper systems which are not inferior to indicators of accuracy and sensitivity are investigated.
Ключовi слова: температура, тепловiзор, контактний термограф
Keywords: temperature, thermal imager, contact thermograph
З моменту вщкриття IЧ-випромiнювання уче-ними була проведена велика шлькють термо-графiчних дослщжень, присвячених вивченню його природи з поверхш бюлопчних об'екпв (БО) i ви-користання цих особливостей для дiагностики рiз-них патологш [14-16].
В Укрш'ш першi термографiчнi дослщження були виконаш професором А.1. Позмоговим у 70-х роках минулого сторiччя у Кшвському науководос-лвдному рентгенорадюлопчному шституп АМН Украши на термографi з охолодженням, а до сере-дини 90-х рошв юнувала школа клiнiчноi термодiа-гностики, започаткована академiками О.Ф.Возiано-вим та Л.Г. Розенфельдом. Вiдомi також теоретичш дослвдження та ]!х узагальнення авторським колек-тивом вiддiлу фiзики i технологи низьковимiрних систем 1ФН iм. В.£. Лашкарьова НАН Украши стльно з фахiвцями Фiзико-технiчного шституту низьких температур iм. Б.1. Вершна НАН Украши (м. Харкiв). У 2003 р. були започатковаш теп-ловiзiйнi дослiдження для медицини з ви користан-ням лiнiйки фотоприймальних сенсорiв [16—17], а в подальшому розроблено матричний термограф [15]
Ус методи вимiрювання температури подм-ють на:
- безконтактш, коли передача тепла приладу здшснюеться шляхом радiацii через промiжне сере-довище, звичайно через повiтря;
- контактш, заснованi на передачi тепла при-ладу визначаючому температуру шляхом безпосе-реднього контакту,
Безконтактнi методи дають можливiсть вимь рювати температуру об'екпв, контакт iз якими не-припустимий, об'ектiв малих розмiрiв, тепловий контакт з якими утруднений чи нездшсненний, досль джувати розподш температури на поверхнi тiла.
Безконтактш засоби вимiрювання температури, головним чином, базуються на сприйнятп !х термоприймачем спектру енергii електромагнгг-ного випромiнювання, що його випромiнюе будь-яке тiло з температурою вищою за абсолютний нуль.
Безконтактним засобам вимiрювання температури властивi, зокрема, похибки, пов'язанi з тим, що фундаментальш фiзичнi закони, якi лежать в основi iх роботи, справджуються лише для абсолютно чо-рного тша.
Серед безконтактних приладiв для вимiрю-вання температури слiд видiлити шрометри та теп-ловiзори.
Принцип ди пiрометрiв заснований на залеж-носп теплового випромiнювання нагрiтих тiл в!д !хньо! температури i фiзико-хiмiчних властивостей. Через те, що випромiнювальна здатшсть реальних тiл менше, нiж чорних тш, то показання пiрометра будуть вiдповiдати не дiйснiй температурi реального тша, а дають умовну температуру або, у цьому випадку, так названу температуру яскравостi. На результати вимiрювання впливають наявнiсть у навколишньому повiтрi пилу, диму i великого змiсту двоокису вуглецю. Крiм того, усяке забруд-нення оптично! системи пiрометрiв також веде до зб№шення похибки вимiрювання.
Перевагами оптичних пiрометрiв е порiвняно висока точнють вимiрювання, компактнiсть при-ладу i простота роботи з ними. Але наявнють до-сить суттевих похибок вимагае шукати бiльш точнi прилади дослвдження температурних полiв.
Тепловизор - прилад, що перетворюе неви-диме оком шфрачервоне випромiнювання у види-мий спектр. В енергетицi та шших галузях промис-ловостi використовують вимiрювальнi тепловiзори, як1 можуть не пльки перевести iнфрачервоне ви-промiнювання у видимий спектр, але i вимiряти на вiдстанi температуру поверхш об'ектiв.
Науковi високоточнi тепловiзори осна-щуються квантовими детекторами, що охолоджу-ються за допомогою холодильника Спрлшга.
Ц прилади дорогi i не мають широкого розпо-всюдження.
Отримуване за допомогою тепловiзора теплове зображення об" екта дае тiльки як1сний розподш ш-тенсивностi випромiнювання, що здеб№шого не дае повно! шформаци про значения дшсних температур на дослщжуванш поверхнi [3].
Тепловiзiйнi системи мають ряд переваг:
- вони дозволяють дослщжувати об'екти диста-нцшно, що забезпечуе комфортнiсть i безпеку роботи персоналу;
- дозволяють спостертати як локальну область або фрагмент конструкцп, так i дослщжуваний об'-ект цiлком.
Однак тепловiзор - достатньо дорогий прилад (особливо коли мова йде про професшш моделi), а його використання потребуе вiд персоналу спеща-лiзованих знань ввдносно налаштування параметрiв зйомки та штерпретацп отримано! картинки. Якщо ж спещалюпв немае, то куплений тепловiзор за-мiсть помiчника стане дорогою i непотрiбною пра-шкою. [11-13]
Альтернативою безконтактним приладам ви-мiрювання темпебратури е матричний контактний термограф. [9]
Матричш контактнi системи при тш же точно-сп, що i в тепловiзора суттево дешевше, однак !х застосування доцшьно для дослiдження плоских локальних дмнок приладiв i механiзмiв [1]
При вимiрюваннях з використанням контакт-них термографiв використовуються термосенсори, чутливiсть яких становить ±0.5°C в дiапазонi в!д -
10°С до +85°С., якi розташовуються на гнучкш основ! в шлька ряд1в, що дозволяе охопити велику площу для вим!рювання температури за одне досль дження, пасивш термостати для збертання 1 кал1б-рування датчиков вказаних термосканер!в; апарат-ний штерфейс до порпв комп'ютера та блок безд-ротового зв'язку для передач! цифрових даних на порт комп'ютера. Швидшсть вим1рювання температури не перевищуе 0,1 сек. Результати вим1рювань записуються у пам'ять приладу, висвгглюються на екраш, а в раз! необхвдносп можуть бути передан за допомогою Wi-fi модулю на ПК-адмшютратора. [2]
Так1 контрактш термографи майже у 40 раз1в дешевш1, шж безконтактш теплов1зори.
Сучасний матричний теплов1зор за останш де-сятилитя широко застосовуеться в медичнш д1аг-ностицг У матричних теплов1зорах вщсутня оп-тико-мехашчне сканування, що дозволяе спростити проектування 1 вартють виробництва таких тепло-в1зор1в. [3]
За допомогою сучасного теплов1зора можна вим1рювати температуру з точшстю до кшькох ча-сток градуса в кожнш мжрозош площ1 даного об'е-кту. Матричш теплов1зори мають велику швидко-даю, мал! габарити 1 енергоспоживання, кр1м того, в!др!зняються безшумною роботою при високому ввдношенш сигнал / шум 1 дозволяють робити циф-рову обробку зображення в реальному масштаб! часу [4].
Головним недолжом матричного контактного термографа е невелика площа вим1рювання.
Якщо е необхвдшсть вим1рювати температуру на великих площах, то можна використати сканую-чий термограф.
Сканування дослщжувано! поверхш здшснюеться перемщенням поворотно! головки, на якш закр!плено шфрачервоний сенсор температури, по горизонтал! та вертикал! за допомогою сервопривод!в. Час сканування встановлюеться оператором.
Основна перевага скануючих термограф!в по-лягае у вщсут ност! складного метролопчного за-безпечення, що !с тотно тдвищуе точн!сть вим!рю-вання температурних розподшв на великих досль джуваних площах при не значн!й вартостг [3]
ВИСНОВОК
На сьогодн! основною причиною того, що в Укра!ш цей метод д!агностики не впроваджуеться на практиц!, е в!дсутн!сть вичизняно! апаратури та висока варт!сть !мпортних термограф!в. Хоча сл!д зазначити, що в цшому у питаннях неруйшвного контролю техн!чних засоб!в методами теплов!зш-но! д!агностики Укра!на займае одне з перших мюць у £врош, а в техн!чних галузях застосування е активним членом Свропейсько! Федераци неруй-н!вного контролю (EFNTD) та Мжнародного комь тету неруйн!вного контролю (ГСМГО) [2].
Новим напрямом у в!тчизнян!й термограф!! було дослщження впливу температурного фактору на похибки прецизшних фотоелектричних прилад!в [5-7].
Численне i pi3H0MaHrrae застосування тепловь зшно! термографп в Укра1т дозволяе зробити ви-сновок, що в нaйближчi роки теплобачення одер-жить iнтенсивне застосування в про ввдних шфор-мaцiйних технологiях XXI столггтя.
Список лiтератури
1. Ахмед Малик Лазим Аль-Мзирави, Колоб-родов В. Г., Котовский В. И. Прилади i системи 6i-омедичних технологш. Анализ возможности применения в медицинской диагностике матричных тепловизоров, работающих в спектральных диапазонах 3-5 и 8-12 мкм. // Вюник НТУУ «КП1». Серiя «Приладобудування» — 2013. — Вип. 46
2. £.Ф. Венгер , В.1. Гордiенко,В.I. Дунаевсь-кий, В.Й. Котовський , В.П. Маслов. Застосування термографп в украшг Nauka innov. 2015, 11(6): 5— 15
3. ДСТУ 3170-95 (ГОСТ 28243-96) Шрометри. Загальш техшчш вимоги. К.., 1995
4. Ушакова М. Б. Тепловизоры на основе не-охлаждаемых микроболометрических матриц: современное состояние зарубежного рынка и перспективы развития. М.: ОНТИ ГУПНПО "Орион", 2001).
5. Маслова В.А., Стороженко В.А. Термография в диагностике и неразрушающем контроле. — Харьков: Компания СМИТ, 2004. — 160 с.
6. Dorozinsky G., Dunaevsky V., Maslov V. Thermal-Vision Method of Investigations and Control of Device Based on Surface Plasmon Resonance // Universal J. of Control and Automation. — 2013. — № 1(2). — Р. 34—39.
7. Божко К.М., Дунаевський В.1., Котовський В.Й., Маслов В.П. 1нфрачервона термогрaфiя соня-чних елемеипв, нaгрiтих темновим струмом // Вюник НТУУ «КП1». Серiя «Приладобудування» — 2013. — Вип. 46
8. В.П. Маслов, Н.В. Качур, Т.А. Туру, Перспективы применения контактной термографии для контроля температурных полей в ответственных блоках оптикоэлектронных приборов. // XI
международный КоНгрЕс "МАШИНЫ"
ТЕХНОЛОГИИ, МАТЕРИАЛЫ». ВАРНА, БОЛГАРИЯ - 2014.
9. Туру Т.А. Матричний контактний термограф. Патент Укра!ни на корисну модель № 105666 вад 25.03.2016.
10. В.П. Маслов, Н.В. Качур, Т.А. Туру. Шляхи тдвищення точносп контактного матричного термографа. // XV М1жнародна науково-техшчна кон-ференщя «Приладобудування: стан i перспективи» - 2016 р., м. Ки1в, Укра!на
11. Ковальчук 1.С., Дунаевський В.1., Маслов В.П., Назарчук С.С., Котовський В.Й., Тимофеев
B.1. Дистаицiйна шфрачервона термографiя в оцiнцi ефективностi лшарських засобiв // Бюмеди-чна iнженерiя. - 2017. - № 4.
12. E. P. Khizhnyak and M. C. Ziskin. Infrared Thermography in Experimental Dosimetry of Radio Frequency and Millimeter Wavelength Radiation Exposure. Radio Frequency Radiation Dosimetry, Kluwer Academic Publishers, 2000.
13. Волков В. Г. Тепловизионные приборы нового поколения / В. Г. Волков, А. В. Ковалев, В. Г. Федчишин // Специальная техника. - 2001. - №6.
14. Nicholas A., Diakides В., Joseph D., Bronzino А. Medical Infrared imaging. — CRC Press Taylor Group LLC, London. 2008. — 451 р.
15. Ткаченко Ю.А., Голованова М.В., Овечкин А.М. Кли ни- ческая термография (обзор основных возможнос- тей). — Нижний Новгород: ЗАО «Союз Восточной и Западной медицины», 1998.
16. Забудський В.В., Маслов В.П., Кравченко
C.Л. та ш. Дослщження отримання та обробки теп-ловiзiйних зображень злояшсних новоутворень // Труды 4-й меж дународной научно-практической конференции «СИЭТ 2003». — Одесса, 2003.
17. Sizov F.F., Bekhtir O.V., Maslov V.P. et al. Identification of thermal anomalies in medicine using infrared imager // International scientific and practical conf. «Spectroscopy in Special Application». — Kyiv (Ukraine), 2003.
Б1ОТЕСТУВАННЯ ТОКСИЧНОСТ1 ГРУНТ1В ДЛЯ ОЦ1НКИ СТУПЕНЯ НЕБЕЗПЕКИ ЗАБРУДНЕННЯ УРБОЕКОСИСТЕМ
Яковишина Т.Ф.
кандидат сшьськогосподарських наук, доцент кафедри екологН та охорони навколишнього середовища
Державний вищий навчальний заклад "Приднтровська державна академiя будiвництва та архтектури "
BIOTESTING OF SOILS TOXICITY FOR RISK ESTIMATION OF URBAN ECOSYSTEM
CONTAMINATION
Yakovyshyna T.F.
Ph.D., assistant professor State Higher Education Establishment "Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture"
Анотащя
Вивчено можливють використання окремих тест-реакцш та ïx поеднання у тест-об'екп - bîbcî поав-ному (Avena sativa L.) для оцшки ступеня небезпеки забруднення урбоекосистем шляхом бiотестування
