Bestimmung der Messunsicherheiten bei der Temperaturmessung mit Oberflächen-Tasttemperaturfühlern

Zusammenfassung: In der vorliegenden Arbeit wurden die Einflussfaktoren in gesamter Messkette der Oberflächentemperaturmessung mit Tasttemperaturfühlern untersucht. Für drei Fühler verschiedener Bauformen und Sensortypen (Pt100, NTC und Typ K) und zwei Prüfkörper (Stahl und Aluminium) wurden entspreche Messunsicherheitsbudgets erstellt. Die Einflussfaktoren teilen sich abhängig von dem Ort und der Ursache des Entstehens nach: 1. Thermische Messfehler; 2. Messfehler des Sensors selbst; 3. Messfehler der verwendeten Messgeräte. Besondere Aufmerksamkeit wurde den Untersuchungen von thermischen Messfehlern gewidmet. Die Benutzung der Kalibriereinrichtung verhilft die wesentlichsten Faktoren, wie Wärmeableitung über den Fühler, Anpresskraft, Anpresswinkel, Wärmeleitfähigkeit des Messobjektes zu schätzen. Mit Hilfe der Prüfkörper aus unterschiedlichen Materialien wurde eine Verkleinerung des thermischen Messfehlers sowie seiner Teilfehler mit steigender Wärmeleitfähigkeit auf der Praxis bewiesen. Es wurde auch bemerkt, dass die zusätzliche Anpresskraft nur bei der Messung mit den Fühlern mit der unfedernden glatten Kontaktfläche nützlich sein kann. Die Reproduzierbarkeit der Handmessungen im Vergleich zu den Messungen mit Anpressvorrichtung ist für die Kalibrierung zu schlecht, obwohl bei den Handmessungen durch eine gezielte Verschiebung und Kippung der passende Anpresswinkel bzw. Anpresskraft erreicht werden kann. In diesem Fall wird durch die Verminderung des thermischen Widerstands mit einem kleineren Fehler gemessen. Aber Messungen mit Hilfe der Prüfeinrichtung bzw. Anpressvorrichtung ist es möglich den thermischen Fehler durch reproduzierbare herauszufinden und rechnerisch zu korrigieren. In den Messunsicherheitsbudgets für den Fühler ist allerdings die Unsicherheit der Wiederholungsmessungen dominierend. Das ist durch eine Reproduzierbarkeit des Aufsetzwinkels nach der Aus- und Einspannen des Fühlers bedingt. Der Großteil dieser Masterarbeit bestand darin jeder Einflussfaktor zu untersuchen. Dazu wurden jeweils zwei Messungen verglichen, einmal mit und einmal ohne jeweiligen Einflussfaktor (bei unveränderten anderen Einflussfaktoren). Durch weitere Untersuchungen zur Reproduzierung der gleichen Position bzw. Winkels des Fühlers sowie Kalibrierung des Prüfkörpers mit eingebauten Mantelthermoelementen könnten neue Möglichkeiten zur genaueren Bestimmung der Einflussfaktoren auf den thermischen Messfehler für beliebigen Oberflächen-Tasttemperaturfühlern gefunden werden.Abstract: In the present study were investigated the influence factors in the complete surface temperature measurement chain of surface contact thermometers. For three thermometer of various designs and types of sensitive element (Pt100, NTC and K) and two specimens (steel and aluminum) were corresponded to uncertainty budgets created. The bulk of this work was to examine and to estimate each influence factor. The factors are organized depending on the location and the cause for the emergence into: thermal measurement error, measurement error of sensor, measurement error of the measuring instruments used. Particular attention was devoted to the investigations of thermal measurement error. The use of calibration plant helps to estimate the most important factors such as heat dissipation on the sensor, contact force and angle, thermal conductivity of the target. Using test specimens of different materials a reduction of thermal measurement error with increasing thermal conductivity has been demonstrated in practice. It is possible to determine the thermal errors by reproducible measurements using the calibration plant with pressing apparatus. However in the uncertainty budget for the thermometer the uncertainty of repeated measurements is dominant. This is due to the reproducibility of the pressing angle after clamping the sensor.Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 201

Nano-Sized Hydrogel Composites Based on N-Isopropylacrylamide and Magnetite for Controlled Drug Delivery

Synthesis and characterization studies of promising nano-sized hydrogel composites based on nisopropylacrylamide and magnetite have been studied. N-isopropylacrylamide (NIPA) gel component was used as a carrier of various drugs, magnetite was used as a magneto-responsive component. Presence of magnetite it was proved by EPR method. Composite nanoparticles were characterized by electron microscopy (TEM) and by dynamyc light scattering (DLS) method. It was shown that the average size of nanoparticles is 50 or 100 nm, depending on the method of preparation. The hydrogel is characterized by clear phase transition between swollen and collapsed state upon heating above 32⁰C. Rapid release of the incorporated drug (as a model was used the photosensibilizer -Methylene Blue) observed during thermoresponsive nanocomposite gels heating in the physiologically acceptable range, but still above phase transition temperature (up to 40–50 ⁰C), allows application of the discussed drug delivery systems in medical hyperthermia

pH-sensitive Hybrid Hydrogel Materials with Incorporated Nanoparticles

Synthesis and physico-chemical studies of new promising hybrid hydrogels based on polyvinyl alcohol (PVA) acetales and copolymer hydrogels based on vinyl monomers have been studied. Acrylamide, N-Isopropylacrylamide and Acrylic acid were used as components of interpenetrating networks based on PVA acetals. Sponge acetales of polyvinyl alcohol were used as enforcing net. Study of swelling kinetics as compared to solvents of various nature (water in various pH, ethanol, toluene etc) was carried out. IR comparative spectra were obtained for different composites. High anti-bacterial action of the synthesized nanocomposites containing silver towards gram-positive and gram-negative bacteria has been demonstrated

Nanocomposite Membranes with pH- and Thermo-sensitive Function

Resent researches and development in the field of membrane science are focused on improvement of synthetic membranes’ functionality. Combination of soft polymer pH- and temperature-sensitive hydrogels with rigid ultrafiltration membrane attracts much interest as a new class of smart functional systems. In this research we develop pH- and temperature-sensitive composite membranes using radical copolymerization method and study their properties depending on hydrogel composition, nature of synthetic mem-branes, temperature and pH of external medium. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3533

Thermo- and pH-sensitive Hydrogels with Incorporated Multi-Walled Carbon Nanotubes

Carbon nanotubes (CNTs) attract great attention due to the unique combination of physical, chemical, electrical and mechanical properties which have high potential for design of nanocomposite materials with customized properties (electromagnetic shielding, high strength and electroconductivity materials), actua-tors (e.g. artificial muscles and tissues), sensors, components of microfluidic devices, etc. Usage of CNT in practical applications is limited by their lower solubility in most solvents. Remaining primary agglomer-ates of NT not only increase the amount of filler needed for percolation, but also act as imperfections under mechanical stress. Therefore, in this investigation, the influence of surfactant type and its concentration, along with sonication treating time on sedimentation behavior of multi-walled carbon nanotubes was in-vestigated. To a greater extent, the influence of monomer composition, surface-active substances, and car-bon nanotubes on gelation and physicochemical properties of thermo- and pH-sensitive hydrogels and hy-drogel nanocomposites based on N-isopropylacrylamide with carbon nanotubes were investigated too. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3559

Вплив людського фактору на деформування будівель, споруд та на умови проживання мешканців

The real examples are given to the factors of gross ignoring the requirements and rules of building standards and the norms of exploitation that led to the emergency state of multisection houses and uncomfortable human habitation. The restoration of the emergency state of buildings was carried out using an innovative method developed to control the base deformations by perforating the base layer by drilling horizontal wells of variable parameters.На реальних прикладах наведені фактори грубого нехтування вимогами та правилами будівельних норм та норм експлуатації , які призвели до аварійного стану багатосекційних будинків та дискомфортного проживання людей. Відновлення аварійного стану будівель здійснено розробленим інноваційним методом управлінням деформаціями основ перфоруванням шару основи бурінням горизонтальних свердловин змінних параметрів

Nano-Sized Hydrogel Composites Based on N-Isopropylacrylamide and Magnetite for Controlled Drug Delivery

Synthesis and characterization studies of promising nano-sized hydrogel composites based on nisopropylacrylamide and magnetite have been studied. N-isopropylacrylamide (NIPA) gel component was used as a carrier of various drugs, magnetite was used as a magneto-responsive component. Presence of magnetite it was proved by EPR method. Composite nanoparticles were characterized by electron microscopy (TEM) and by dynamyc light scattering (DLS) method. It was shown that the average size of nanoparticles is 50 or 100 nm, depending on the method of preparation. The hydrogel is characterized by clear phase transition between swollen and collapsed state upon heating above 32⁰C. Rapid release of the incorporated drug (as a model was used the photosensibilizer -Methylene Blue) observed during thermoresponsive nanocomposite gels heating in the physiologically acceptable range, but still above phase transition temperature (up to 40–50 ⁰C), allows application of the discussed drug delivery systems in medical hyperthermia

Hydrogel Nanocomposites with Silver Nanoparticles

Copolymer hydrogels based on acrylic monomers (primarily acrylamide and acrylonitrile) are synthesized and their physicochemical properties are investigated. Methods of incorporation of nanoparticles of gold and silver into hydrogel pores and methods of their stabilization using reagents of different nature are developed. Our studies showed pronounced bactericidal properties of the nanocomposites regarding gram-positive and gram-negative bacteria and, at the same time, their biocompatibility to stem cells

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЕЙВЛЕТ-АНАЛИЗА В ИЗУЧЕНИИ РЕЛЬЕФА ДНА ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО ЯПОНСКОГО МОРЯ

The paper provides an example of the application of wavelet analysis to the bottom topography of the Peter the Great Bay of the Sea of Japan and the depth slope. The bottom micro- and mesorelief is formed by hydrodynamic processes. Thus, the study of various landforms and their position can show where the dynamics of internal gravity waves is most pronounced. A digital model of the relief of the bay, depth dump and adjacent land has been created. The digital model of the seabed and land elevation is based on the available global databases GEBKO and ASTER, as well as bathymetric measurements obtained using the ship's echo sounder. The preparation of bathymetric data on the bottom of the bay for further application of mathematical methods is considered. Interpolation with regression of Gaussian processes was used at the first stage of creating a digital elevation model. Further, smoothing was carried out due to linear interpolation and an increase in the cell size of the digital elevation model. Due to the coarsening of the model, the measurement error has decreased. On the basis of wavelet analysis and the method of natural orthogonal functions, various groups of landforms were identified and contoured according to their height characteristics. Sedimentary waves were identified in the bay. The height of sedimentary waves does not exceed 8 m, and the distances between the peaks vary within 1 km. The structural parameters of the bottom topography for each profile of the wavelet analysis are identified. Differences are observed in the shape of the wavelet patterns for different types of sedimentary waves. So, for small sedimentary waves (up to 2 m high) are evenly distributed along the profile and they are having even bifurcations. Sedimentary waves with a height of more than 2 m are grouped in the central part of the bay and in the wavelet analysis they are also distinguished by local bifurcations, but with a higher dimension.В работе приводится пример применения вейвлет-анализа к рельефу дна залива Петра Великого Японского моря и свала глубин. Микро- и мезорельеф дна формируются современными гидродинамическими процессами. Таким образом, изучение различных форм рельефа и их положение может показать, где наиболее выражена динамика внутренних гравитационных волн. Создана цифровая модель рельефа залива, свала глубин и прилегающей суши. Цифровая модель рельефа дна и суши базируется на доступных глобальных базах данных GEBKO и ASTER, а также данных батиметрических измерений, полученных с помощью эхолота судна. Рассматривается подготовка батиметрических данных дна залива для дальнейшего применения математических методов. На первом этапе создания цифровой модели рельефа использовалась интерполяция с помощью регрессии на основе гауссовских процессов. Далее проводилось сглаживание за счет линейной интерполяции и увеличение размера ячейки цифровой модели рельефа. За счет загрубления модели уменьшилась погрешность измерений. На основе вейвлет-анализа и метода естественных ортогональных функций были выделены и оконтурены различные группы форм рельефа по их высотным характеристикам. Были определены осадочные волны в заливе. Высота осадочных волн не превышает 8 м, а расстояния между вершинами колеблются в пределах 1 км. Выделены структурные параметры рельефа дна для каждого профиля вейвлет-анализа. Наблюдаются различия в облике вейвлет-картин для разного вида осадочных волн. Так, для небольших осадочных волн, высотой до 2 м, они равномерно распределены по профилю, имея ровные «вилочки» – раздвоения. Осадочные волны высотой более 2 м сгруппированы в центральной части залива и в вейвлет-анализе также выделяются локальными раздвоениями, но с большей размерностью. Литература: Астафьева Н.М. Вейвлет-анализ: основы теории и применение // Успехи физических наук. 1996. Т. 166. № 11. С. 1145–1170. DOI: 10.3367/UFNr.0166.199611a.1145. Бурнаев Е.В., Панов М.Е., Зайцев А.А. Регрессия на основе нестационарных гауссовских процессов с байесовской регуляризацией // Информационные процессы. 2015. Т.15. № 3. С. 298–313. Девдариани А.С. Математический анализ в геоморфологии / под ред. В.В. Лонгинова. М.: Недра, 1967. 156 с. Долгих Г.И., Новотрясов В.В., Самченко А.Н., Ярощук И.О. Об одном механизме образования осадочных волн на шельфе Японского моря // Доклады академии наук. 2015. Т. 465. № 5. С. 593–597. DOI: 10.7868/S0869565215350169. Дремин И.М., Иванов О.В., Нечитайло В.А. Вейвлеты и их использование // Успехи физических наук. 2001. Т.171. № 5. С.465–501. DOI: 10.3367/UFNr.0171.200105a.0465. Коротченко Р.А., Самченко А.Н., Ярощук И.О. Применение многомерного ЕОФ-анализа в геоинформатике // Цифровая обработка сигналов. 2013. № 3. C. 17–20. Коротченко Р.А., Самченко А.Н., Ярощук И.О. Применение статистических методов в изучении рельефа шельфовой зоны на примере залива Посьета (Японское море) // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2011. № 6 (160). С. 54–59. Коротченко Р.А., Самченко А.Н., Ярощук И.О. Пространственно-временной анализ геоморфологии океанического дна залива Петра Великого (Японское море) // Океанология. 2014. Т. 54. № 4. С. 538–545. DOI: 10.7868/S0030157414030046. Левченко О.В., Росляков А.Г., Поляков А.С., Зверев А.С., Мерклин Л.Р. Новые данные об осадочных волнах на западном континентальном склоне Каспийского моря // Доклады академии наук. 2008. т.420. № 4. C. 537–542. Самченко А.Н. Использование сингулярного спектрального анализа в геоморфологических исследованиях южного Приморья и залива Петра Великого Японского моря // Геоморфология. 2019. № 3. С. 36–45. DOI: 10.31857/S0435-42812019336-45. Самченко А.Н., Ярощук И.О. Акустические параметры рыхлых донных отложений залива Петра Великого (Японское море) // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2017. № 5. С. 130–136. Черников А.Г., Либина Н.В. Использование марковской гиспотомографии при геологических исследованиях в океанологии // Окенология, 2011. Т. 51. № 3. С. 561–565. Ярмоленко А.С., Скобенко О.В. Применение теории вейвлетов при сжатии и фильтрации геоинформации // Записки Горного института. 2018. Т. 234. С. 612–623. DOI: 10.31897/PMI.2018.6.612. Falorni G., Teles V., Vivoni E.R., Bras R.L., Amaratunga K.S. Analysis and characterization of the vertical accuracy of digital elevation models from the Shuttle Radar Topography Mission // Journal of Geophysical Research: Earth Surface. 2005. Vol. 110. Iss. F2. F02005. DOI: 10.1029/2003JF000113. Florinsky I.V. An illustrated introduction to general geomorphometry // Progress in Physical Geography. 2017. Vol. 41. Iss. 6. Pp. 723–752. DOI: 10.1177/0309133317733667. Florinsky I.V., Skrypitsyna T.N., Bliakharskii D.P., Ishalina O.S., Kiseleva A.S. Towards the modeling of glacier microtopography using high-resolution data from unmanned aerial survey // The International Archives of the Photogrammetry Remote Sensing and Spatial Information Sciences. 2020. Vol. XLIII-B2-2020 (XXIV ISPRS Congress, Commission II). Pp 1065–1071. DOI: 10.5194/isprs-archives-XLIII-B2-2020-1065-2020. Hughes Clarke J.E. The Impact of Acoustic Imaging Geometry on the Fidelity of Seabed Bathymetric Models // Geosciences. 2018. Vol. 8. Iss. 4. 109. DOI: 10.3390/geosciences8040109. Lecours V., Dolan M.F.J., Micallef A., Lucieer V.L. A review of marine geomorphometry, the quantitative study of the seafloor // Hydrology and Earth System Sciences. 2016. Vol. 20. Iss. 8. Pp. 3207–3244. DOI: 10.5194/hess-20-3207-2016. Turcotte D.L. Fractals and Chaos in Geology and Geophysics. Cambridge: Cambridge University Press, 1997. 398 p. DOI: 10.1017/CBO9781139174695. Xu T., Moore I.D., Gallant J.C. Fractals, fractal dimensions and landscapes – a review. Geomorphology. 1993. Vol. 8. Iss. 4. Pp. 245–262. DOI: 10.1016/0169-555X(93)90022-T

Визначення впливу рН реакційної суміші на процес феритизації з електромагнітною імпульсною активацією на переробку гальванічних шламів

This paper considers prospects for increasing the level of environmental safety of industrial enterprises as a result of the implementation of resource-saving technology of processing galvanic sludge using the ferritization method. The effectiveness of the use of electromagnetic pulse discharges for resource-saving activation of the ferritization process with the extraction of heavy metal ions from sludge (Fe, Ni, Cu, Zn) has been confirmed. The influence of key parameters of the process such as the pH value of the reaction mixture and the initial concentrations of metals in the solution on the quality of processing galvanic sludge by ferritization has been experimentally investigated. It was determined that with an increase in the pH value from 8.5 to 10.5 the residual concentrations of metal ions decrease to the values of 0.1÷0.25 mg/dm3 regardless of the total initial concentrations. It has been established that the technique of electromagnetic pulse activation ensures an adequate degree of extraction of metal ions of 99.9 %; it also has indisputable energy advantages compared to the thermal method: energy costs are reduced by more than 60 %. That indicates the suitability of purified water for reuse in galvanic production in terms of the requirements for the content of heavy metal ions in it. In addition, the structural studies of ferritization sediment samples have been carried out. The sediment is characterized by the maximum content of crystalline ferromagnetic phases of ferrite. It was established that an increase in the pH of the initial reaction mixture leads to an increase in the ferrite phase in sedimentation: at pH=10.5, phases were detected, which are characterized by a maximum ferrite content (exceeding 76 %). The proposed resource-saving ferritization process prevents environmental pollution, ensures efficient and rational utilization of raw materials and energy in the industry; it also makes it possible to obtain commodity products from industrial waste.Рассмотрены перспективы повышения уровня экологической безопасности промышленных предприятий в результате реализации ресурсосберегающей технологии переработки гальванических шламов с использованием метода ферритизации. Подтверждена эффективность применения электромагнитных импульсных разрядов для проведения ресурсосберегающей активации процесса ферритизации с изъятием из шламов ионов тяжелых металлов (Fe, Ni, Cu, Zn). Экспериментально исследовано влияние ключевых параметров −  величины рН реакционной смеси и исходных концентраций металлов в растворе на качество переработки гальванических шламов методом ферритизации. Определено, что при увеличении величины рН от 8,5 до 10,5 конечное содержание ионов металлов снижается до значений 0,1÷0,25 мг/дм3 независимо от суммарных исходных концентраций. Установлено, что способ электромагнитной импульсной активации обеспечивает необходимый уровень извлечения ионов металлов – 99,9 %, а также имеет неоспоримые энергетические преимущества по сравнению с термическим методом: энергозатраты снижаются более чем на 60 %. Это свидетельствует о пригодности очищенной воды для повторного использования на гальваническом производстве с учетом требований к содержанию в ней ионов тяжелых металлов. Также, выполнены структурные исследования образцов осадков ферритизации. Осадки характеризуются максимальным содержанием кристаллических ферромагнитных фаз ферритов. Установлено, что повышение величины рН исходной реакционной смеси приводит к увеличению ферритной фазы в осадках: при рН=10,5 обнаружены фазы, характеризующиеся максимальным содержанием ферритов (более 76 %). Предложенный ресурсосберегающий процесс ферритизации предотвращает загрязнение окружающей среды, обеспечивает эффективное и рациональное использование сырья и энергии в промышленности, а также позволяет получить товарные продукты из отходов производстваРозглянуто перспективи підвищення рівня екологічної безпеки промислових підприємств в результаті реалізації ресурсозберігаючої технології переробки гальванічних шламів з використанням методу феритизації. Підтверджено ефективність застосування електромагнітних імпульсних розрядів для проведення ресурсоощадної активації процесу феритизації із вилученням з шламів іонів важких металів (Fe, Ni, Cu, Zn). Експериментально досліджено вплив ключових параметрів процесу – величини рН реакційної суміші та вихідних концентрацій металів в розчині на якість переробки гальванічних шламів феритизацією. Визначено, що при збільшенні величини рН від 8,5 до 10,5 залишкові концентрації іонів металів знижується до значень 0,1÷0,25 мг/дм3 незалежно від сумарних вихідних концентрацій. Встановлено, що спосіб електромагнітної імпульсної активації забезпечує належний ступінь вилучення іонів металів – 99,9 %, а також має незаперечні енергетичні переваги в порівнянні з термічним методом: енергозатрати знижуються більш ніж на 60 %. Це свідчить про придатність очищеної води для повторного використання на гальванічному виробництві з огляду на вимоги до вмісту в ній іонів важких металів. Також, виконано структурні дослідження зразків осадів феритизації. Осади характеризуються максимальним вмістом кристалічних феромагнітних фаз феритів. Встановлено, що підвищення величини рН вихідної реакційної суміші призводить до збільшення феритної фази в осадах: при рН=10,5 виявлені фази, які характеризуються максимальним вмістом феритів (понад 76 %). Запропонований ресурсозберігаючий процес феритизації запобігає забрудненню навколишнього середовища, забезпечує ефективне і раціональне використання сировини та енергії в промисловості, а також дозволяє отримати товарні продукти з відходів виробництв