Наукова діяльність кафедри ІВТ

Особливістю історичного розвитку кафедри інформаційно-вимірювальних технологій є не тільки збереження попередньо сформованих наукових напрямів, а і їх трансформація згідно з актуальними вимогами часу. На основі проведених на кафедрі досліджень висунута гіпотеза про інтегральний вплив електродеформаційного ефекту на характер змін вихідних величин термоелектричних та терморезистивних перетворювачів температури,що підтверджується численними експериментальними даними.

Здійснюється комплекс досліджень з метою вдосконалення метрологічних характеристик термометрів,зокрема із застосуванням нових фізичних явищ та ефектів. Ці питання всебічно розглянуті в довіднику «Температурні вимірювання» та в монографії «Вимірювання температури: теорія та практика», співавторами яких є Б.Стадник та Я.Луцик. Запропоновано новий метод визначення локальних температур на основі вимірювання їх інтегральних значень— часових інтервалів поширення акустичних коливань у певних напрямках. Розроблена інформаційно-вимірювальна система контролю просторового розподілу температури на об’єктах значних розмірів.

Вчені кафедри розробили теоретичні основи конструювання первинних перетворювачів і обладнали засобами вимірювання міжнародні космічні проекти — ФОБОС та ВЕГА, а також важливі об’єкти атомної енергетики. За комплекс робіт зі створення теоретичних засад та практичну реалізацію вимірювальної мережі у системі безперервного розливу сталі професор Б. Стадник удостоєний Державної премії. Ці дослідження знайшли своє відображення у виданій у 1991 р. монографії «Автоматизоване проектування контактних термоперетворювачів» (Б. Стадник). Помітним науковим успіхом кафедри було видання ґрунтовної «Енциклопедії термометрії» (Я. Луцик, Б. Стадник, 2003 р.).

Враховуючи особливу актуальність проблем енерго- й матеріалозаощадження, науковці кафедри зосереджують свої зусилля на таких напрямах досліджень:

• cтворення комп’ютеризованого метрологічного комплексу для перевірки промислових термометрів на основі термошумового ефекту.
• cтворення прецизійних ультразвукових витратомірів з обробкою результатів стохастичних вимірювань параметрів ультразвукових сигналів для потреб нафтогазової галузі.
• розробка методів і засобів реконструктивної промислової комп’ютерної томографії для моніторингу температурних полів енергоблоків ТЕЦ та електроімпедансного комп’ютерного томографа для геофізичних пошукових робіт.
• cтворення акустичних термометрів для металургії, атомної енергетики, хімічної промисловості.
• розвиток методів підвищення завадостійкості засобів вимірювання із застосуванням вагового усереднення.
• проектування систем, адаптивних до потоку вимірювальної інформації із застосуванням компресії даних та нумераційного кодування.
• використання нових фізичних явищ та ефектів при створенні засобів вимірювання, зокрема нових досягнень у галузі нанотехнологій.

Новизна технічних рішень, покладених в основу створених засобів вимірювання, підтверджується патентами та авторськими свідоцтвами.

Одне з досліджень завершилося виготовленням ультразвукового термометра та виданням у 1992 р.монографії «Ультразвукова термометрія» (Я. Луцик, Б. Стадник).

У 1978 р. на кафедрі вперше українською мовою видано навчальний посібник «Електричні вимірювання електричних та неелектричних величин» (за редакцією Є. Поліщука), а в 1984 р.колективом викладачів під керівництвом Є. Поліщука видано підручник «Електричні вимірювання електричних та неелектричних величин», у 1981 р. — підручник «Вимірювальні перетворювачі», у 1990 р. — «Методи та засоби вимірювання неелектричних величин» (Є. Поліщук).

Підтримування наукової кваліфікації кадрового складу кафедри забезпечується наявністю на кафедрі докторантури та аспірантури і спеціалізованої вченої ради Д 35.052.08 із захисту докторських дисертацій (голова ради — проф.Б.Стадник), яка була створена у 1988 р.

Базова підготовка, отримана студентами у Львівській політехніці під час навчання, дозволила багатьом випускникам кафедри успішно реалізувати себе у науці, промисловості, бізнесі, бути запрошеними на роботу на відповідальні посади у престижні фірми,зокрема Hewlett-Packard,Siemens, «Тойота», «МЕТРО» тощо.

На кафедрі виконуються наукові дослідження з метою створення теоретичних засад і практичної реалізації систем томографічних вимірювань параметрів процесів у промислових об’єктах. Томографічні вимірювання використовують тоді, коли властивості вимірювального об’єкта є такими,що розмістити вимірювальні перетворювачі у досліджуваній зоні є або технічно неможливо, або таке розміщення є недоцільним чи з погляду безпеки, чи швидкого виходу перетворювачів з ладу, чи навіть із економічних причин — кошти можуть виявитися занадто великими тощо.

Під керівництвом професора М. Дорожовця виконано ґрунтовні дослідження в галузі акустичної та електроімпедансної томографій. Запропонована нова математична модель прямої задачі електроімпедансної томографії, яка у неявному вигляді описується системою так званих «мультиплікативних функцій». На основі досліджень створені томографічні системи контролю температури на об’єктах великих розмірів, для контролю витрат під час транспортування трубопроводами нафтопродуктів, для контролю процесів розчинення в реакторах з електропровідними середовищами.

Під керівництвом доц. І. П. Микитина проводиться науково-дослідна робота зі створення прецизійних засобів шумової термометрії для відтворення та передачі термодинамічної температурної шкали. Проведено класифікацію шумових термометрів за типом вхідного кола. Отримані шумові моделі вхідного кола шумового термометра можуть використовуватися для аналізу та розрахунку методичних похибок вимірювання термодинамічної температури шумовим методом.

Під керівництвом проф. Я. Т. Луцика проводиться науково-дослідна робота «Акустична термометрія — принципи побудови, матеріали для сенсорів». Досліджені температурні залежності швидкості поширення акустичних хвиль у газах та рідинах, а також у твердих ізотропних матеріалах.

Під керівництвом доц. В. П.Мотала проводиться науково-дослідна робота, яка стосується методик оцінювання якості продукції.

Доц. О. З. Базилевич керує науково-дослідною роботою «Методологічні основи оцінки чутливості людського організму до змін кліматичних параметрів довкілля». Досліджено вплив на людський організм сонячної радіації, іоносфери, земного магнетизму, космічного випромінювання, радіоактивності, електростатичного та електромагнітного полів під час грози, атмосферних фронтів, а також методи їх оцінки.

Під керівництвом доц. І.Р.Петровської проводиться науково-дослідна робота «Пошуки шляхів покращення метрологічних та експлуатаційних характеристик вимірювальних томографічних систем розподілу електричної провідності та опору».

Під керівництвом доц.І.Д.Пителя проводиться науково-дослідна робота «Вимірювання високих стаціонарних температур динамічним методом». Проведено обґрунтування та виконано математичний аналіз методу вимірювання високих стаціонарних температур екстраполяційним методом.

Під керівництвом проф. П. І. Скоропада проводиться науково-дослідна робота «Пошуки шляхів покращення метрологічних та експлуатаційних характеристик вимірювальних термоперетворювачів на основі застосування нових матеріалів, фізичних ефектів та сучасних технологій». В результаті проведеного комплексного аналізу залежності структурного стану термоелектродних матеріалів та стабільності їх термометричних властивостей у функції факторів впливу встановлено, що стабільність головним чином визначається інваріантністю довжини вільного пробігу носіїв заряду в досліджуваних матеріалах, в стосунку до впливу неінформативних параметрів.

Під керівництвом доц. С. П. Яцишина проводиться науково-дослідна робота «Розвиток контактних методів вимірювання температури». Виявлено загальні закономірності зміни функції перетворення термоперетворювачів залежно від температури у часі ,що дало змогу обґрунтувати застосування різних типів термометричних субстанцій (металокерамічна, полі-, монокристалічна; аморфна й модифікована присадками). За результатами досліджень масоперенесення домішок у термометричній субстанції запропоновано новий для термометрії клас функціонально-градієнтних чутливих елементів термоперетворювачів та встановлено умови їх застосування.

У рамках держбюджетної теми «Створення науково-методичних основ теорії оброблення результатів томографічних вимірювань в системах обліку витрат енергоносіїв» досліджено вплив параметрів рухомого середовища на похибку вимірювання витрати енергоносіїв.

Проведені дослідження дозволяють реалізувати та розвивати новий перспективний напрям для створення науково-методичних основ теорії оброблення результатів томографічних вимірювань у системах обліку витрат енергоносіїв. Результати роботи знайдуть застосування в електроенергетиці, медичному приладобудуванні, зокрема в томографічному, та при обслуговуванні вимірювальних експериментів.

У межах теми «Гранулометр» розроблено математичні моделі ємнісного перетворювача для проведення гранулометричних вимірювань; розсіювання монохроматичного світла від сферичних об’єктів і побудови індикатриси їх розсіювання. Проведено пошук шляхів вдосконалення та розроблення математичних моделей для гранулометричних досліджень.

Відповідно до задач держбюджетної теми «Флуш» розглянуто особливості дослідження структури металевих шкел, чинника Зеєбека термоелектродних матеріалів та проведено розробку методології дослідження термометричних матеріалів первинних перетворювачів температури. Проведено дослідження метрологічних характеристик термоперетворювачів з металевих шкел,можливість застосування їх як матеріалу чутливого елемента термометрів опору. Розглянуто кореляцію між термомеханічною стабільністю та мікротвердістю металевих шкел, між мікротвердістю металевих шкел та їх термічною стабільністю, досліджено кореляційні залежності температури початку кристалізації та модуля пружності металевих аморфних стопів класу метал-металоїд, залежності тривалості релаксаційних процесів від температуропровідності металевого скла.

Основні наукові досягнення кафедри відображені в друкованих науково-методичних працях, зокрема більш ніж десяти підручниках, навчальних посібниках та монографіях, а також довідникові «Температурные измерения».

У 2007 р. представники кафедри презентували прилади для вимірювання витрат нафти з урахуванням одночасних різноманітних змін впливаючих величин. Ці прилади можна використовувати, зокрема, на нафтопроводі «Дружба». Проводяться переговори зпольською стороною, оскільки згадані прилади могли б полегшити роботу і на польському нафтопроводі «Пшиязнь».

На базі кафедри проведено 10 міжнародних конференцій з питань теорії і практики вимірювання температури та інших фізичних величин, а також метрологічного забезпечення вимірювань.

На кафедру для проведення циклів лекцій систематично запрошують науковців світового рівня, зокрема академіка РАН І.Федика, проф. Г. Йєгера та інших. У Жешівській політехніці (Польща) регулярно читають лекції проф. Б. Стадник, проф. М.Дорожовець.

На кафедрі впродовж останніх десятиліть розвивалися наукові та навчальні зв’язки з такими закордонними науковими та навчальними установами:Жешівський політехнічний інститут (Польща); Шефілдський університет (Англія); Ґлівіцький політехнічний інститут (Польща); Віденський університет (Австрія); Технічний університет Ерланген-Нюрнберг (м. Ерланген, Німеччина); Технічний університет м. Ільменау (Німеччина).

Чотири працівники кафедри: д. т. н., проф. Б. І. Стадник, д. т. н., проф. Я. Т. Луцик, д. т. н., проф. М. М. Дорожовець, д. т. н.,проф.П.І.Скоропад — є членами спеціалізованої вченої ради Д 35.052.08 у Національному університеті «Львівська політехніка». Д. т. н.,проф. Б. І.Стадник є членом експертної ради ДАК України. Д. т. н., проф. Я. Т.Луцик — член експертної комісії МОН України (секція приладобудування).

Монографія «Настільна Книжка Термометрії та Нанотермометрії»

На основі досягнень Львівської наукової школи в галузі температурних вимірювань з допомогою газових, термоелектричних і терморезистивних сенсорів, промислових перетворювачів температури, шумових і ультразвукових термометрів, що втілюють найсучасніші досягнення фізики, термодинаміки, мікроелектроніки, розкрито необхідність та шляхи розвитку термометрії, особливо у галузі нанотехнологій. Вперше обґрунтовано підстави появи нанотермометрії, що вкрай необхідна для сучасних медицини, безпеки життєдіяльності, кібер-фізичних систем тощо. Приведено короткі характеристики-визначення сучасних понять, що описують всю сукупність засобів контактних і безконтактних засобів вимірювання температури, причому як у галузі термометрії, так і нанотермометрії.

Книжка націлена на аудиторію науковців, викладачів, студентів, а також інженерів-метрологів, технологів і низки споріднених професій.

Написана авторами англійською мовою, в тому числі за матеріалами їх 16-и публікацій (Scopus) у журналі «Sensors ad Transducers», 2012-2013 рр.