Відділ функціональних елементів систем керування

В. о. заввідділом - канд. фіз.-мат. наук, П. І. Заболотний

В. о. заввідділом - канд. фіз.-мат. наук, П. І. Заболотний Область досліджень - взаємодія хвиль об'ємного заряду й потоків носіїв з електромагнітним випромінюванням; функціональні елементи систем керування; мікрохвильові датчики контролю параметрів технологічних процесів, у тому числі вібрації, вологовмісту сипучих середовищ; медичні діагностичні й терапевтичні системи; процеси взаємодії твердого тіла з потоками високоенергетичних часток (атомів, молекул, атомних і молекулярних іонів, електронів), плазмові технології нанесення відновлювальних наноструктурованих покриттів і іонно-плазмові технологічні пристрої для нанесення цих покриттів на внутрішні й зовнішні прецизійні робочі поверхні деталей силових гідроциліндрів і інших подібних деталей, електрична нестійкість у просторово-неоднорідних середовищах.

Досліджено особливості механічної перебудови параметрів циліндричних і біконічних мікрохвильових резонаторів поздовжнім переміщенням аксіального стрижня з конічним профілем. Показано залежність між величиною кута конічної ділянки на аксіальному стрижні та параметрами досліджених резонаторів. Показано мінімальний вплив поздовжнього переміщення аксіального стрижня з конічним елементом на структуру електричних полів резонаторів. Проведено експериментальну перевірку результатів розрахунків для біконічного резонатора. Показано гарний збіг експериментальних і розрахункових даних. Розроблена конструкція коаксіального біконічного резонатору може бути використана для локальних вимірів параметрів вібрації.

а) б)

Рис. 1 - Макет первинного перетворювача локального вимірювача параметрів вібрації (а) і біконічний мікрохвильовий резонатор (б)

Розроблено методику виміру параметрів вібрації з використанням багатозондового інтерференційного вимірювача, що дозволяє визначати амплітуди вібрації, що на порядок перевищують довжину зондувальної електромагнітної хвилі. Проведено експериментальну перевірку запропонованої методики на лабораторному макеті.

Рис. 2 - Лабораторний макет для вимірювання параметрів вібрації з використанням багатозондового інтерференційного вимірювача

Розроблено метод визначення ефективної діелектричної проникності двокомпонентних матеріалів, що складаються з безвтратних діелектричних матеріалів, за хвилевідними вимірюваннями коефіцієнта відбиття. Показано, що ефективна діелектрична проникність двокомпонентних безвтратних діелектричних матеріалів зі сферичними включеннями, яка може бути визначена за коефіцієнтом відбиття, має гарний збіг зі значенням ефективної діелектричної проникності, яку обчислюють за допомогою формули Бруггемана. Отримані результати дають можливість прогнозування діелектричних властивостей двокомпонентних речовин і дозволяють сформулювати рекомендації з розробки різних типів мікрохвильових первинних перетворювачів для контролю властивостей двокомпонентних речовин.

Розроблено макети мікрохвильових датчиків контролю вологовмісту сухих речовин і частки сухих речовин у розчинах рідин.

а) б)

Рис. 3 - Макети мікрохвильових датчиків контролю: вологовмісту сухих речовин (а) і частки кількості сухих речовин у розчинах рідин (б)

Розроблено різні НВЧ-пристрої для виготовлення мікрохвильового обладнання: генератори керований напругою, підсилювачі, широкосмугові детектори потужності, тощо.

Розроблено хвилевідно-інтегральну технологію виготовлення елементів і вузлів систем зв'язку міліметрового діапазону довжин хвиль із використанням методу багатошарової гальванопластики. Виготовлені в такий спосіб елементи та вузли мають значно менші масо-габаритні параметри та підвищену надійність, що досягається в основному за рахунок виключення стикувальних вузлів. Запропонована технологія може знайти застосування у виробництві елементів і вузлів апаратури для супутникових систем зв'язку.

Рис. 4. - Демонстраційний набір елементів і вузлів апаратури КВЧ діапазону, виготовлений методом гальванопластики 1. Випромінюючий модуль з рупорною антеною й ферітовою розв'язкою генератора; 2. Діелектрична лінза; 3. Випромінюючий модуль із рупорною антеною й генератором, стабілізованим по частоті біконічним резонатором; 4. Випромінюючий модуль з рупорною антеною, Y-циркулятором і змішувальною камерою; 5. КВЧ - генератор на діоді Гана із двокаскадним підсилювачем на ЛПД; 6. Випромінюючий модуль зі стабілізованим по частоті генератором, ферітовою розв'язкою й спрямованим розгалужувачем для контролю потужності генератора; 7. Випромінюючий модуль зі ферітовою розв'язкою й спрямованим відгалужувачем; 8. Хрестоподібний спрямований відгалужувач; 9. Стабілізуючий біконічний резонатор у розібраному вигляді; 10. Ланцюжок Y-циркуляторів; 11. Y-циркулятор; 12. Т-циркулятор; 13. Мініатюрний генератор для КВЧ-терапії; 14. Параболічний відбивач.

Вивчено особливості струмопереносу в тонкоплівочних структурах на основі GaАs, обумовлені наявністю глибоких центрів на міжшарових межах. У результаті цих досліджень: розроблено вольт-фарадний метод визначення концентрації незаповнених глибоких центрів поблизу межі плівка-підкладка, який дозволяє відбраковувати напівпровідникові пластини до виготовлення приладів, та виявлено особливості фотоємності тонкоплівочних структур GaАs і фізичні механізми, що лежать в їхній основі. Виявлені особливості фотоємності дозволили розробити вольт-фарадний метод прогнозування напруги відсічки польових транзисторів з бар'єром Шотки у вихідних напівпровідникових структурах до виготовлення приладів.

Розроблені вольт-фрарадні методи визначення параметрів напівпровідників послужили методичною основою при розробці медичної комп'ютерної діагностики. На відміну від традиційної діагностики по методу Фолля, запропонована й реалізована медична комп'ютерна діагностика заснована на низькочастотних вимірюваннях комплексного опору біологічно активної точки, що збільшує інформативність системи й значно підвищує вірогідність оцінки фізіологічного стану людського організму.

а) б)

Рис. 5 - Зовнішній вигляд апаратури для пунктурної електрографічної (ПЕГ) експрес-діагностики (а) і апарата для біорезонансної інформаційно-пунктурної (БРІП) терапії (б)

Розроблені й експериментально апробовані конструкції плазмових технологічних пристроїв для відновлення геометричних параметрів і поліпшення споживчих характеристик деталей силових гідроциліндрів з високоміцного титанового сплаву ВТ22 є перспективними для впровадження в практику авіаційного машинобудування й за рядом показників перевершують світові аналоги.

а) б)

Рис.6 - Плазмові технологічні пристрої для обробки зовнішньої (а) і внутрішньої (б) робочих поверхонь гідроциліндру.

У відділі виконано три гранти фонду Сороса й два проекти, що фінансувалися Українським науково-технологічним центром (УНТЦ). Один з них виконаний у співробітництві з науково-виробничим комплексом "Електронна техніка" при Тбіліському державному університеті.

На роботи співробітників відділу є посилання в статтях авторів з 27 країн у 23 журналах, які індексуються у міжнародній науковометричній базі даних Scopus.

Основні публікації:

  1. Пилипенко О. В. Пунктурная электрографическая диагностика экспресс-диагностика функционального состояния организма человека (Практическое руководство) / Пилипенко О. В., Яцуненко А.Г., Гринюк В.А., Камков В.П. - Днепропетровск : ИТМ НАНУ и НКАУ, 2007. - 248 с.
  2. Пилипенко О.В. Биорезонансная информационно-пунктурная терапия с использованием электромагнитных волн (Практическое руководство) / Пилипенко О. В., Яцуненко А.Г., Гринюк В.А., Камков В.П. - Днепропетровск: ИТМ НАНУ и НКАУ, 2007. - 248 с.
  3. Effect of the impact ionization of deep traps on the field distribution in planar thin-film Gaas structures / E. F. Prokhorov, J. Gonzalez-Hernandez, N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, Yu. A. Kovalenko // Journal of Applied Physics. - 2001. - V. 89, № 1. - P. 327 - 331.
  4. Non-destructive deep trap diagnostics of epitaxial structures / N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, E. N. Privalov, L. Khvedelidze, N. Khuchua, G. G. Peradze, M. S. Shur, K. Stevens // Solid-State Electronics. - 2003. - V. 47, № 9. - P. 1569 - 1575.
  5. Deep-level effects in GaAs microelectronics: a review / N. P. Khuchua, L. V. Khvedelidze, M. G. Tigishvili, N. B. Gorev, E. N. Privalov, I. F. Kodzhespirova // Russian Microelectronics. - 2003. - V. 32, No 5. - P. 257-274
  6. Photocapacitance of Gaas thin-film epitaxial structures / N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, E. N. Privalov, N. Khuchua, L. Khvedelidze, M. S. Shur // Solid-State Electronics. - 2005. - V. 49, № 3. - P. 343 - 349.
  7. Photocapacitance of selectively doped AlGaAs/GaAs heterostructures containing deep traps / N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, E. N. Privalov, N. Khuchua, L. Khvedelidze, M. S. Shur // International Journal of High Speed Electronics and Systems. -2007. - V. 17, № 1. - P. 189 - 192.
  8. Drobakhin O. O. Displacement sensors based on circular cylindrical microwave resonators / O. O. Drobakhin, P. I. Zabolotnyy, E. N. Privalov // Telecommunications and Radio Engineering. - 2009. - 68(17). - Р. 1577 - 1588.
  9. Дробахин О. О. Резонансные свойства датчика перемещений на основе цилиндрического коаксиального СВЧ-резонатора со ступенчатой формой внутреннего проводника / О. О. Дробахин, П. И. Заболотный, Е. Н. Привалов // Радиофизика и радиоастрономия. - 2009. - № 1. - С. 104 - 110.
  10. Displacement measurement using a two-probe implementation of microwave interferometry / A. V. Doronin, N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, E. N. Privalov // Progress in Electromagnetics Research C. - 2012. - V. 32. - P. 245 - 258.
  11. A way to improve the accuracy of displacement mreasurement by a two-probe implementation of microwave interferometry / A. V. Doronin, N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, E. N. Privalov // Progress in Electromagnetics Research M. - 2013. - V. 30. - P. 105 - 116.
  12. Gorev N. B. Noniterative implementation of pressure-dependent demands using the hydraulic analysis engine of EPANET 2 / N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova // Water Resources Management. - 2013. - V. 27, No. 10. - P. 3623 - 3630.
  13. Gorev N. B. Nonunique steady states in water distribution networks with flow control valves / N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, P. Sivakumar // Journal of Hydraulic Engineering. - 2016. - V. 142, No. 9. - P. 04016029-1 - 04016029-7.
  14. Гришкевич А. Д. Разработка комбинированной технологии упрочнения деталей / А.Д.Гришкевич // Технічна механіка. - 2017 - № 3. - С. 100 - 114.
  15. Гришкевич А. Д. Разработка плазменных технологических устройств для комбинированной технологии упрочнения деталей / А. Д. Гришкевич, С. И. Гринюк // Технічна механіка. - 2017 - № 4. - С. 96 - 111.
  16. Simple technique for biconical cavity eigenfrequency determination / M. V. Andreev, O. O. Drobakhin, D. Yu. Saltykov, N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova // Radioelectronics and Communication Systems. - 2017. - V. 60, No 12. - P. 555 -561.
  17. Experimental verification of a two-probe implemetration of microwave interferometry for displacement measurement / O. V. Pylypenko, N. B. Gorev, A. V. Doronin, I. F. Kodzhespirova // Technical Mechanics. - 2018 - No. 1. - P. 5 - 12.
  18. Gorev N. B. Discussion of "Hydraulic simulation techniques for water distribution networks to treat pressure deficient conditions" by Ho Min Lee, Do Guen Yoo, Joong Hoon Kim, and Doosun Kang / N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, P. Sivakumar // Journal of Water Resources Planning and Management. - 2018. - V. 144, No. 3. - P. 07017006-1- 07017006-2.
    СЛУЖБОВА АДРЕСА:
    Інститут технічної механіки, 15, вул.Лешко-Попеля,
    49600, м. Дніпро, Україна
    НОМЕР ТЕЛЕФОНУ:
    +38-056-376-45-87
    E-MAIL:

    © 2001 - 2022 Інститут технічної механіки НАНУ і ДКАУ