ВПЛИВ ЗОВНІШНІХ ФАКТОРІВ НА ТОЧНІСТЬ ТА НАДІЙНІСТЬ ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ПОЛІВ НАДМАЛОЇ ПОТУЖНОСТІ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.65(1).2023.283339Ключові слова:
електричні поля, електрична напруженість, поверхневий заряд, фактори зовнішнього середовища, точність, надійністьАнотація
В статті наведені результати експериментального дослідження впливу температури, відносної вологості оточуючого середовища, а також коєфіцієнта електромеханічної дії на процес визначення електричних полів надмалої потужності. Аналіз отриманих результатів дозволив встановити найбільш раціональні умови визначення силових (електричної напруженості) та енергетичних (розподілу поверхневого заряду та електричної ємності) параметрів таких полів з більш високою точністю та надійністю. В роботі запропоновано дослідний експеримент зі встановлення точності та надійності силових та енергетичних параметрів визначення електричних полів в умовах зміни кліматичних факторів та електромеханічного коєфіцієнта, реалізація якого відбулася на вимірювальному стенді, розробленому за участі авторів. Основним елементом такого вимірювального стенду є автоматичний пристрій визначення, збирання та оброблення інформації про розподіл силових та енергетичних параметрів електричного поля під чутливим елементом вимірювального давача. Отримані внаслідок експериментального дослідження результати дозволили встановити, що коєфіцієнт електромеханічного впливу має визначальний вплив на точність вимірювання електричних полів надмалої потужності. Показано, що збільшення коєфіцієнта електромеханічного впливу від 38 пН/В (кремній <111>) до 190 пН/В (п‘єзоелектрична кераміка PZT-8) веде до підвищення відносної похибки визначення електричного поля на 4,7 %. Встановлено, що зменшення температури до 20 °С з одночасним дотриманням відносної вологості з 38 % до 74 % веде до зменшення відносної похибки на 1,5-2,2 %. В той же час, зменшення температури з одночасним зменшенням відносної вологості веде до збільшення надійності визначення електричних полів (так, ймовірність безвідмовного вимірювання силових та енергетичних параметрів електричних полів підвищується на 18 %). Проведене порівняння результатів отриманих запропонованим методом з результатами, отриманими методом атомно-силової мікроскопії (в режимі вимірювання струмів витоку з робочих ділянок досліджуваних поверхонь), що показало сильну позитивну кореляцію між цими результатами, чим підтверджується об‘єктивність запропонованого методу та адекватність отримуваних результатів. Висновки та проаналізовані дані, отримані в статті за результатами експериментальних досліджень, можуть бути використані для створення системи автоматичного корегування похибки та нестабільності визначення силових та енергетичних параметрів електричних полів надмалої потужності з урахуванням обмежуючих зовнішніх впливів.
Посилання
O. M. Okhrimenko, V. S. Synytsya, V. A. Borodin, ta YU. O. Krutyuk, “Formuvannya innovatsiynoho klasteru v elektronniy promyslovosti na zasadakh funktsionalʹnoyi mikroelektroniky", Systemni doslidzhennya ta iinformatsiyni tekhnolohiyi, vyp. 3, S. 24–34, 2019 (In Ukrainian)
M. V. Petrov, V. I. Koval, T. P. Yakimova, M. V. Skorohodov, and I. A. Yarygin, “Development of an algorithm for evaluating the effectiveness of the implementation of information systems in industry 4.0”, CEUR Workshop Proceedings, vol. 2692, pp. 268–277, 2020.
G. Fagas and G. Kaniadakis, Eds., "Semiconductor Nanomaterials: Fundamentals and Applications", Switzerland: Springer Nature, 2018. DOI: 10.1007/978-3-319-78292-4.
Y. Xinyi, J. Yunfei, G. Lu, J. Shengchang, L. Zhibing, “A method for measuring surface electric field intensity of insulators based on electroluminescent effect”, Energy Reports, vol. 6, pp. 1537 – 1543, 2020. DOI: 10.1016/j.egyr.2020.10.056.
J. C. Vanegas Acosta, “Electric fields and biological cells: numerical insight into possible interaction mechanisms” [Phd Thesis 1 (Research TU/e / Graduation TU/e), Electrical Engineering], Technische Universiteit Eindhoven, 2015.
D.V.Tychkov, M.O Bondarenko, "Doslidzhennya dynamichnykh elektrychnykh poliv, shcho vynykayutʹ vnaslidok zovnishnikh vplyviv na dielektrychnykh poverkhnyakh mikro- ta nanovyrobiv", v: VIII Mizhnar. naukovo-tekhn. konf. "Datchyky, prylady ta systemy – 2019", (Lazurne, 16 – 20 veresnya 2019 r. (In Ukrainian)
A. G. Slivka, V. M. Kedyulich, R. R. Levitskii, A. P. Moina, M. O. Romanyuk, A. M. Guivan, “The effect of external factors on dielectric permittivity of Rochelle salt: humidity, annealing, stresses, electric field”, Condensed Matter Physics, vol. 8, no. 3 (43), pp. 623 – 638, 2005.
V. D. Shapkov, YE. V. Dyatsyuk, "Modelyuvannya i analiz metodiv vyznachennya elektrychnykh poliv nadmaloyi potuzhnosti v obladnanni dlya zvaryuvannya", Elektrotekhnika ta elektromekhanika, vyp.5, S. 12-17, 2020 (In Ukrainian)
J. Fink, "Nanosecond pulsed electric fields: fundamentals and applications", CRC Press, 2020.
I. Burban, V. Terzija, P. Marusak, "A Method for the Calculation of the Electric Field Strength in Power Transformers Based on the Finite Element Method", IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 35, no. 4, pp. 1738-1745, 2020.
D. Pederson, W. Radasky, R. Pritchett, "High-Power Electromagnetic Radiation and Its Effects on Electronic Systems", IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 63, no. 3, pp. 827-838, 2021.
V. S. Tytarenko ta D. V. Tychkov, «Imitatsiyna modelʹ informatsiyno-vymiryuvalʹnoyi systemy elektrychnykh kharakterystyk funktsionalʹnykh pokryttiv elektronnykh prystroyiv», Visnyk CHDTU, vyp. 3, s. 14–22. DOI: 10.24025/2306-4412.3.2022.265745. (In Ukrainian)
MarketsandMarkets. "Non-Volatile Memory Market by Type (Flash, MRAM, EPROM, EEPROM), End-User Industry (Consumer Electronics, Automotive, Aerospace & Defense, Healthcare, Enterprise Storage), and Geography (Asia Pacific, North America, Europe, Rest of the World) - Global Forecast to 2022" [Online]. Available: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/non-volatile-memory-market-1371262.html. [Accessed: 30.03.2023].
S. O. Bilokinʹ, M. O. Bondarenko ta V. O. Andriyenko, "Perevahy vykorystannya metodu atomno-sylovoyi mikroskopiyi v diahnostytsi nanoobʺyektiv ta system", v: KH mizhnar. nauk.-prakt. konf. "Intehrovani intelektualʹni robototekhnichni kompleksy (IIRTK-2018)", (m.Kyiv, 22 – 23 travnya 2018 r.). (In Ukrainian)
DSTU ISO 5725-(1-6):2005 Accuracy (correctness and precision) methods and results of measurements. Part 1 – Part 6.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 CC BY 4.0
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.
