Сьогодні розвиток промисловості породжує нові та дедалі складніші технологічні процеси, що є джерелом появи специфічних умов експлуатації сенсорів і, відповідно, специфічних вимірювальних задач. Сказане першочергово диктує вимоги як до методів вимірювання, так і до сенсорів, що реалізують ці методи. Здобутки мікроелектронних технологій і матеріалознавства зумовили появу значної кількості типів сенсорів тиску. Однак останніми роками, незважаючи на кількісне зростання номенклатури сенсорів, саме у високотехнологічних галузях різко зросла потреба у сенсорах тиску з принципово новими можливостями та характеристиками. Ця потреба зумовлена необхідністю вимірювання швидкозмінного нестаціонарного тиску в реальному часі, з регламентованим значенням похибки, здебільшого у межах статичної. Зважаючи проаналізовано особливості під час вимірювання нестаціонарного тиску в реальному часі та окреслено необхідні і достатні вимоги до характеристик сенсорів, що надають змогу їх ефективно використовувати. Мета роботи - аналіз вимірювання нестаціонарного тиску у реальному часі, виявлення особливостей вимірювальної задачі та розроблення способів її розв'язання.

У багатьох сучасних технічних системах (контроль параметрів у камерах згорання двигунів, відпрацювання виробів аерокосмічного комплексу, наукові дослідження тощо) вкрай актуальною є проблема вимірювання швидкозмінних нестаціонарних величин у реальному, чи близько до цього, часі. Сьогодні існують достатньо ефективні способи таких вимірювань. Однак підвищення швидкодії таких способів є нагальною потребою. Мета роботи - використання нового підходу до проблеми опрацювання вихідних сигналів сенсорів під час вимірювання нестаціонарних величин на прикладі вимірювання нестаціонарного тиску тензорезистивними сенсорами. Для вимірювання тиску у швидкодіючих системах автоматики широко використовуються тензорезистивні сенсори мембранного типу.

Проаналізовано вплив тиску джерел чистих компонентів, барометричного тиску та тиску на виході газодинамічного синтезатора на концентрації компонентів одержуваних сумішей. Запропоновано спосіб схемної компенсації впливу цих зовнішніх тисків та одержано відповідні залежності для визначення розмірів дозувальних капілярів. Описано пристрій на базі схеми з вирівнюванням тисків для калібрування аналізаторів газів у крові.

Проаналізовано нестаціонарне температурне поле у мембрані тензорезистивного сенсора тиску у випвдку термоудару. Показано, що внаслідок такого термовпливу мембрана може зазнати термопрогину і навіть термоколивань, що має суттєвий вплив на температурну похибку сенсора. Запропоновано шляхи зменшення термопрогину мембрани за нестаціонарного термовпливу і, таким чином, спосіб зменшення температурної похибки сенсора.

Отримано рівняння нестаціонарного температургоно поля у мембрані та корпусі тензорезистивного сенсора тиску за швидкозмінного термовпливу. На підставі цих рівнянь досліджено вплив термонапружень і термодеформацій у пружному елементі на статичну та динамічну характеристики сенсора. В дослідженнях показано взаємозв'язаність процесів, що впливають на температурну залежність сенсора. Запропоновано способи зменшення впливу цих процесів.

Розглянуто питання геометричного синтезу просторових шарнірно-важільних шестиланкових механізмів (ШВШЛМ) із лінійним переміщенням кінцевої ланки, що виконують функцію напрямної. Виявлено варіанти компонування механізмів і конструктивні особливості, що забезпечують максимальний хід кінцевої ланки за мінімальних довжин важелів. Встановлено геометричні параметри механізму в його узагальненому вигляді, які визначають кінематику та компонувальні схеми. Досліджено вплив геометричних параметрів і варіантів компонування на кінематичні параметри механізмів. Отримано залежності, які надають можливість визначити геометричні параметри базового механізму за заданим ходом кінцевої ланки та допустимими кутами передачі у шарнірах повідців. Надано параметричні залежності, які надають можливість провести точний розрахунок оптимальної геометрії механізму за критерієм мінімізації довжин повідців за допустимих кутів передачі та необхідного діапазону переміщень. Запропоновано схему розрахунку просторових розмірних ланцюгів для визначення форми деталей. 3D моделюванням виявлено варіативність геометричних параметрів, що надало можливість сформулювати компонувальні варіанти механізму. Розроблено методику геометричного синтезу та змодельовано відповідно до цієї методики варіанти просторових ШВШЛМ у динаміці, що надало можливість показати особливості руху ланок. Проведені дослідження виявили можливі шляхи розробок нових варіантів просторових ШВШЛМ і розкрили нові можливості у разі їх застосування як напрямного механізму.

Із виконаного аналізу відомих капілярних витратомірів малих потоків газів випливає перспективність побудови первинних вимірювальних перетворювачів витратомірів із лінійним вихідним сигналом. Завдяки стабільності розмірів прохідних каналів скляних капілярів такі витратоміри можуть мати високі метрологічні характеристики. У зв'язку з цим досліджено капіляр як чутливий елемент первинних перетворювачів витратомірів малих потоків газу. Досліджено різні схеми капілярних первинних перетворювачів засобів для вимірювання малих витрат газів. Виконані дослідження забезпечують вибір оптимальної схеми первинного вимірювального перетворювача витрати за діапазоном вимірювання, а також кількості і розмірів прохідних каналів капілярів. Так наприклад, витратомір, побудований на основі пакета капілярів, має суттєво ширший діапазон вимірювання у порівнянні з іншими схемами. Одержані аналітичні залежності, які забезпечують проектування однокапілярних, пакетних і мостових перетворювачів витратомірів. Наведено порівняльні характеристики вказаних первинних вимірювальних перетворювачів. Розроблено алгоритми розрахунку розмірів прохідних каналів капілярів перетворювачів з лінійним вихідним сигналом. Оцінено вплив температури та барометричного тиску на відхилення статичної характеристики перетворювача. Встановлено, що капілярна мостова схема, на відміну інших, забезпечує часткову компенсацію впливу зовнішніх факторів. Розроблено і досліджено капілярний витратомір кисню, побудований за мостовою вимірювальною схемою з лінійною функцією перетворення для системи автоматизації процесу виробництва заготовок волоконних світловодів. Верхня межа вимірювання витратоміра є на рівні 54 л/год., а його основна відносна похибка становить 0,8 %.

У системах автоматичного керування існує нагальна потреба вимірювання швидкозмінних нестаціонарних фізичних величин у реальному, чи близько до цього, часі. В цій галузі окремою групою вирізняються задачі вимірювання нестаціонарного тиску рідин чи газів. Показано, що вимірювання нестаціонарного тиску у реальному, чи близько до цього, часі є задачею відновлення вхідного сигналу, яка з погляду математики відноситься до класу некоректно поставлених проблем (згідно з Ж. Адамарою). Отримано розв'язок оберненої задачі вимірювання, що базується на математичній моделі вимірювального перетворення, яке здійснює сенсор тиску. На основі цього розв'язку побудовано метод вимірювання, що передбачає вейвлет опрацювання вихідного сигналу сенсора. У цьому випадку як базисні функції вейвлет перетворення запропоновано обирати такі, які є модифікацією імпульсної перехідної функції сенсора. Наведено експериментальне дослідження дієздатності розробленого методу, яке базується на вимірюванні імітованого імпульсу тиску. Імпульс тиску імітується падінням кульки з каліброваною масою на мембрану сенсора. Запропоновано вимірювальну схему, для визначення тривалості торкання кульки до мембрани. Перевірка точності методу полягає на порівнянні реальної маси кульки з визначенної за вихідним сигналом сенсора. Запропонований метод показав високу точність, оскільки максимальна відносна похибка визначення маси падаючої кульки становила лише 0,65 %. Запропонований метод вимірювання нестаціонарного тиску може бути використаний в системах керування в яких необхідним є швидкодіюче коригування динамічної похибки вимірювання. Серед інших це системи керування в аерокосмічній техніці, випробувальних комплексах, військовій техніці, наукових дослідженнях.