Тгту е. И. Глинкина Утверждено Ученым советом университета Тамбов Издательство фгбоу впо «тгту» 2015 2

38 
ФОРМУЛЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ НА ШТАММ 
 
Р. Юмашев, ученик 10 А класса ПЛИ ТГТУ; 
Л. В. Пономарева, ассистент ТГТУ 
 
Синтез инновационных решений для облегчения понимания и на-
глядности восприятия приводится на конкретном примере проектиро-
вания формулы изобретения (ФИ) на мультфильм «Ну, заяц, погоди!». 
Цель  работы:  улучшение  методики  профильного  обучения  техниче-
скому  творчеству  школьников  на  примере  изучения  методики  проек-
тирования ФИ методом морфологических таблиц.  
Практические навыки организованы построением морфологиче-
ской таблицы признаков (МТП), служащей для выявления прототипа, 
и морфологической таблицы целей (МТЦ), служащей для выявления 
цели-доминанты.  МТП  и  МТЦ  служат  для  реализации  сопостави-
тельной  таблицы,  структура  которой  идентична  структуре  ФИ.  Но-
вым техническим решением является заяц, а прототипом – волк. 
 
 
 
ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ 
 
Д. В. Ахтямов, Д. В. Болдырев, студенты ББС-31 кафедры БМТ; 
Е. И. Глинкин, д-р техн. наук, профессор ТГТУ 
 
Рассмотрены методы статистической оценки показателя скорости 
оседания эритроцитов (СОЭ), которые неадекватны физическому про-
цессу, разработан аналитический контроль СОЭ, исключающий мето-
дическую и динамическую погрешности, с целью повышения метроло-
гической  эффективности.  Цель  работы:  повысить  метрологическую 
эффективность  СОЭ  за  счет  снижения  методической  и  динамической 
погрешности.  В  процессе  анализа  методов  и  устройств  определения 
динамики изменения СОЭ взят за прототип метод экспоненцирования; 
создана  инновационная  математическая  модель  определения  СОЭ  по 
импульсным динамическим характеристикам; разработан амплитудно-
временной метод определения СОЭ в дифференциальной форме; про-
ведено  математическое  моделирование  в  дифференциальной  и  экспо-
ненциальной форме для проверки работоспособности инновации; оце-
нена  метрологическая  эффективность  амплитудно-временного  метода 
временных диаграмм в дифференциальной форме относительно экспо-
ненциальной формы. 

39 
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ ПО ТЕМПЕРАТУРЕ 
 
О. К. Абуладзе, Ю. Б. Сергеева, студенты группы ББС-31;  
Е. И. Глинкин, д-р техн. наук, профессор ТГТУ 
 
Неинвазивные методы определения концентрации глюкозы в кро-
ви  являются  удобной,  быстрой,  безболезненной  и  безопасной  альтер-
нативой  инвазивным  методам  и  позволяют  обеспечить  адекватный  и 
регулярный  контроль.  Цель  работы:  изучение  неинвазивного  динами-
ческого  способа  определения  глюкозы  крови  по  температуре  тела  и 
тепловым  потокам.  Произведен  обзор  различных  методов  неинвазив-
ного определения концентрации глюкозы на основе физики (спектро-
скопии (глазной, тепловой, ИК), УЗ-технологии, температурной моду-
ляции) для обнаружения способа определения глюкозы по показаниям 
температуры  и  тепловых  потоков  поверхностных  вен  головы  в  дина-
мическом режиме. Выявлен способ (патент 2180514 РФ) непрерывного 
мониторинга  концентрации  глюкозы  крови  с  сигнализацией  об  опас-
ных  нарушениях  углеводного  обмена – пороговых  повышении  или 
понижении  концентрации  глюкозы  в  крови,  который  может  служить 
прототипом.  Рассмотрен  результат  проведенных  исследований:  обна-
ружение функциональной связи концентрации глюкозы в крови с тем-
пературой, тепловым потоком при выраженном проявлении принципа 
упреждающего  управления,  результатом  которого  является  опере-
жающее  изменение  термических  параметров  при  соответствующем 
изменении уровня концентрации глюкозы в крови. 
 
ДИАГНОСТИКА СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ 
 
Ю. В. Суслова, К. Е. Швырева, студентки ББС-31, кафедра БМТ; 
Е. А. Леонтьев, канд. техн. наук, доцент ТГТУ 
 
В течение многих лет заболевания сердечно-сосудистой системы 
(ССС)  являются  ведущей  причиной  смертности  населения  во  многих 
экономически  развитых  странах,  в  том  числе  и  в  России,  составляя  
55%  от  общей  смертности.  В  связи  с  этим  возникла  необходимость 
диагностики заболеваний на ранних стадиях развития, что позволит зна-
чительно улучшить существующую статистику. Цель работы – повыше-
ние уровня диагностики заболеваний ССС на ранних стадиях развития. 
Осуществлен  сбор  статистических  данных  для  оценки  показателей  ге-
модинамики и выявления наиболее информативных из них. Разработаны 
диагностические модели заболеваний ССС с целью определения наибо-
лее значимых для ранней диагностики диапазонов изменения каждого из 

40 
показателей. Разработан новый метод комплексной диагностики заболе-
ваний ССС для повышения точности исследований за счет взвешенных 
значений  целой  совокупности  показателей  гемодинамики.  Разработано 
устройство  для  диагностики  заболеваний  ССС  на  ранних  стадиях  для 
оценки предрасположенности пациента к развитию заболеваний ССС. 
 
ДИАГНОСТИКА ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ЧЕЛОВЕКА 
 
А. А. Трубиенко, студент группы ББС-31, кафедра БМТ; 
А. Н. Ветров, канд. техн. наук, доцент,  
А. В. Горбунов, д-р мед. наук, профессор ТГТУ 
 
Актуальность  изучения  двигательной  активности  человека  во 
время сна обусловлена высокой частотой распространенности и меди-
ко-социальной  значимостью.  Цель  работы:  повысить  эффективность 
мониторинга  пароксизмальных  состояний  двигательной  активности 
человека во время сна на основе пульсоксиметрии и акселерометрии в 
домашних  условиях.  В  основе  предлагаемого  метода  лежит  проведе-
ние мониторинга и регистрации физических характеристик организма: 
двигательной  активности  человека  и  пульса,  являющихся  основными 
симптомами  приступов  эпилепсии.  Для  реализации  данного  метода 
произведен  выбор  аппаратной  части  устройства  и  начата  разработка 
программного обеспечения (ПО) для микроконтроллера (МК) на языке 
C++. ПО позволит МК на основе разности ускорений, получаемых от 
акселерометра, рассчитать частоту судорог, а также подсчетом гребней 
пульсовой волны за единицу времени, поступающих с пульсоксиметра, 
вычислить частоту сердечных сокращений. 
 
ОТОБРАЖЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ БИООБЪЕКТА 
 
А. Ю. Волков, А. А. Черкаев, студенты ББС-31, кафедра БМТ; 
В. М. Строев, канд. техн. наук, доцент ТГТУ 
 
В настоящее время для получения информации о температурном 
поле человека используют дорогостоящие компьютерные термографы. 
Однако цена и сложность обслуживания этих приборов способствуют 
разработке  способов,  которые  могут  отобразить  температурное  поле 
биологических объектов с использованием широко применяемых тех-
нических средств – компьютеров и температурных датчиков. Цель ра-
боты:  повысить  достоверность  прибора  и  способов  отображения  тем-
пературы  тела  для  диагностики.  Создан  прибор,  состоящий  из  двух 
главных частей: термодатчиков и компьютера, на котором отображает-
ся  температура.  Измерена  температура  тела  в  определенной  точке.  

41 
Передан результат на компьютер и выведено изображение на монитор 
компьютера  посредством  программы.  Для  формирования  температур-
ного  поля  объекта  на  экране  монитора  использован  алгоритм,  осно-
ванный  на  интерполяции  измеренных  температур  в  соседних  точках 
для определения значения температуры между этими точками. 
 
АНАЛИЗ СОСТАВЛЯЮЩИХ ИМПЕДАНСА БИООБЪЕКТА 
 
Е. А. Рухлова, О. И. Суконкин, студенты ББС-31, кафедра БМТ; 
Е. И. Глинкин, д-р техн. наук, профессор ТГТУ 
 
Многие  из  известных  методов  определения  составляющих  ком-
плексного  сопротивления  биологических  тканей  не  в  состоянии  дать 
точные результаты  измерений  и  имеют погрешность около 50% из-за 
зависимости  комплексного  сопротивления  от  электрических  характе-
ристик и конструктивных параметров. В связи с этим проблема опре-
деления  комплексного  импеданса  биологических  тканей  является  ак-
туальной. Цель работы – повышение метрологической эффективности 
способа определения составляющих импеданса биообъекта путем вве-
дения  информативных  параметров  для  исключения  методической  по-
грешности. Разработан новый метод определения комплексного импе-
данса  биообъекта  по  динамическим  характеристикам  для  повышения 
метрологической  эффективности  при  определении  составляющих  им-
педанса. Разработано математическое обеспечение на уровне модели и 
алгоритмов по информативным параметрам составляющих импеданса 
с целью повышения точности результатов измерений за счет введения 
нормируемых  мер.  Создано  программное  обеспечение  на  уровне 
структур и программ для наглядной демонстрации используемого ме-
тода и определения относительной погрешности. 
 
НОРМИРОВКА ПО ЭКВИВАЛЕНТУ 
 
А. П. Бабашкина, студентка ББС-31 кафедры БМТ; 
Е. В. Власова, аспирант кафедры БМТ ТГТУ 
 
Предложен  инновационный  способ  измерения  глюкозы  крови  с 
нормируемой  по  эквиваленту  характеристикой.  Недостатком  извест-
ных  решений  является  низкая  метрологическая  эффективность  из-за 
высокой  погрешности,  обусловленной  фиксированной  статической 
характеристикой.  Цель  работы:  повышение  метрологической  эффек-
тивности способа контроля глюкозы за счет нормировки по эквивален-
там для исключения методической погрешности. 

42 
В  информационном  анализе  выбран  прототип  с  градуировочной 
характеристикой  с  низкой  метрологической  эффективностью  из-за 
высокой  погрешности,  обусловленной  фиксированной  статической 
характеристикой.  Предложено  градуировку  заменить  на  нормировку 
для  повышения  метрологической  эффективности.  Нормировка  опти-
мизирует информативные параметры исследуемой кривой относитель-
но эталонной характеристики и мерам отсчета. Нормируемая характе-
ристика  определяет  действительное  содержание  глюкозы  в  крови  в 
адаптивном  диапазоне  нормируемых  мер.  Нормируемая  по  эталону 
характеристика по сравнению с прототипом повышает точность и опе-
ративность измерения и может быть реализована в качестве экспресс-
метода, что позволит существенно сократить время обследования. 
 
МЕТРОЛОГИЯ СОВОКУПНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ 
 
Е. В. Власова, аспирант кафедры БМТ ТГТУ; 
Е. И. Глинкин, д-р техн. наук, профессор ТГТУ 
 
Совокупность  мер  и  методов  оценки,  способов  и  критериев  по-
вышения точности определим как метрологические средства аналити-
ческого  контроля.  Основой  метрологических  средств  служат  способы 
повышения  точности  и  оценки  качества  измерений  компьютерных 
анализаторов. На современном этапе широко используются стандарти-
зованные  метрологические  средства.  Однако,  они  применимы  лишь  в 
приборах  с  жесткой  структурой,  не  предполагающих  наличия  микро-
процессора, а программируемые измерительные средства они превра-
щают в узкоспециализированные тестеры, не позволяя реализовать все 
возможности микропроцессора. Нестандартизированные метрологиче-
ские средства демонстрируют более высокую эффективность в прибо-
рах с гибкой архитектурой. 
Рассмотрены  некоторые  метрологические  средства,  которые  мо-
гут быть применены для повышения метрологической эффективности 
средств  аналитического  контроля.  Анализ  метрологических  средств 
проведен  на примере  совокупных  измерений.  Анализ  показывает: по-
грешность метода коррекции слишком велика для совокупных измере-
ний  в  медицине  и  достигает  в  исследуемом  диапазоне 65%, а  регла-
ментированная погрешность 5% соблюдается только в узком диапазо-
не.  Погрешность  статистического  метода 3%, что  достаточно  велико 
для  аналитического  контроля.  Погрешность  аналитического  метода 
калибровки минимальна и составляет менее 10
–7
%. 
Таким  образом,  наибольшую  метрологическую  эффективность 
демонстрирует  аналитический  метод  калибровки,  развивающийся  до 

43 
уровня идентификации. Метрологическая эффективность его обуслов-
лена наличием модели в явном виде, наличием предельных параметров 
и  алгоритмов  их  расчета,  а  также  определением  действительных  зна-
чений по формуле, содержащей эти параметры. 
 
КОНДУКТОМЕТРИЯ ВЛАЖНОСТИ 
 
О. А. Остапенко, А. А. Голощапов, аспиранты кафедры БМТ ТГТУ; 
Е. И. Глинкин, д-р техн. наук, профессор ТГТУ 
 
Физика  процесса  измерения  влажности  кондуктометрическими 
методами  характеризуется  нелинейностью  преобразования  выходного 
напряжения  на  измерительной  ячейке,  позволяющего  определить 
влажностную  характеристику.  В  предлагаемом  способе  определения 
влажности, в отличие от известного, повышается метрологическая эф-
фективность,  а  именно  точность  измерения,  за  счет  устранения  нели-
нейности  преобразований  с  помощью  калибровки  по  эквивалентам. 
Оригинальные  способ  и  устройство  снижают  методическую  погреш-
ность за счет линейных преобразований по вольт-амперной характери-
стике исследуемых материалов, что позволяет определять влажность в 
адаптивном диапазоне заданной точности образцовых мер.  
 
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АНАЛИЗА ГЕМОСТАЗА 
 
А. А. Одинокова, аспирант кафедры БМТ ТГТУ; 
Е. И. Глинкин, д-р техн. наук, профессор ТГТУ 
 
К  настоящему  времени  накоплен  значительный  банк  данных  о 
функциях гемостаза, об определении функционального состояния сис-
темы гемостаза и о нарушениях процесса свертывания крови. И тем не 
менее многие закономерности функций гемостаза еще далеки от окон-
чательного  понимания.  Решение  подобных  задач  невозможно  без  ис-
пользования аппарата математического моделирования и метрологиче-
ских  средств,  например,  калибровки.  За  счет  множества  эталонов  ка-
либровка  устраняет  не  только  аддитивные  и  мультипликативные  по-
грешности,  но  и  учитывает  нелинейность  функции  аналитического 
контроля.  Результаты  калибровки  инновационного  способа  определе-
ния  функционального  состояния  системы  гемостаза  показывают  тож-
дественность эталонной характеристики процесса свертывания крови и 
анализируемой характеристики. Погрешность не превышает 0,1%, что 
доказывает эффективность алгоритма калибровки.  
В  процессе  калибровки  найдены  информативные  параметры  ха-
рактеристики процесса свертывания крови, которые однозначно опре-

44 
деляют  физику  процесса,  по  предельным  параметрам  восстановлена 
зависимость напряжения от времени для определения функционально-
го состояния системы гемостаза в заданном диапазоне времени по эта-
лонному образцу. Погрешность при выполнении мала, что показывает, 
что калибровка функции верна.  
 
ЗАКОНОМЕРНОСТИ АНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ 
 
Л. Г. Гамова, канд. биол. наук, докторант; 
Е. И. Глинкин, д-р техн. наук, профессор ТГТУ 
 
Согласно  физическим  закономерностям,  информативными  пара-
метрами служат, в отличие от множества случайных переменных ста-
тистической  градуировки,  предельные  параметры  калибровочной  ха-
рактеристики за счет их оптимизации к действительному эквиваленту 
образцовыми  мерами  границ  адаптивного  диапазона.  Закономерности 
отражают и физический смысл предельных параметров, и их тождест-
венность математической модели как ее оптимальных параметров, од-
нозначно определяющих вид функциональной зависимости из множе-
ства  калибровочных  характеристик  математической  модели,  адекват-
ной  физике  конкретного  объективного  динамического  процесса  кор-
рекции, калибровки, идентификации. По числу параметров различают 
измерения  по  одному  и  двум  режимам,  соответствующим  методам 
повышения эффективности: коррекции и калибровки. 
Достоинствами коррекции являются простота одного измерения и 
его  оперативность,  необходимые  для  аддитивного  или  мультиплика-
тивного  приближения  данных  тождественно  образцу  границы  диапа-
зона. Повышают технологическую и метрологическую эффективность 
увеличением образцов границ диапазона, т.е. заменяют коррекцию на 
калибровку со степенными режимами вычисления алгоритмов оптими-
зации информативных параметров. 
Степенные  режимы  развиваются  от  последовательного  прибли-
жения по итерациям к биноминальному разложению до калибровки по 
виртуальным  характеристикам  для  повышения  метрологической  эф-
фективности.  Бинарные  режимы  инициализировали  замену  жесткой 
структуры  узкоспециализированных  тестеров  с  фиксированной  гра-
дуировочной  характеристикой  на  гибкую  архитектуру  матричной  ас-
социации  компьютерных  анализаторов  с  высокоэффективной  калиб-
ровкой благодаря замене бинарной кратности n-мерной размерностью.  
Линейные  режимы  развиваются  от  взаимозависимых алгоритмов 
расчета  неявных  параметров  для  одного  измерения  к  измерениям  по 
числу  предельных  параметров  с  независимыми  алгоритмами  оптими-

45 
зации в явном виде для организации функциональной и метрологиче-
ской,  структурной  и  параметрической  избыточности,  регламентирую-
щей линейное преобразование информационных процессов для систе-
матизации  выявленных  закономерностей  аналоговой,  импульсной  и 
цифровой техники в информационную технологию творчества микро-
процессорной техники как неделимый интеграл дифференцированных 
технологий проектирования компьютерных анализаторов и идентифи-
кации  эффективности  инноваций  по  тождественности  прототипов 
нормированным эквивалентам. 
 
ТЕХНОЛОГИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ 
 
С. И. Чичев, канд. техн. наук, докторант; 
Е. И. Глинкин, д-р техн. наук, профессор ТГТУ 
 
Рассмотрены технология передачи по оптическому волокну, виды 
оптоволокна  и  характеристики  волоконно-оптических  линий  связи 
(ВОЛС). В оптоволоконной технологии используется волновая теория 
света,  т.е.  свет  рассматривается  как  электромагнитная  волна  опреде-
ленной длины. Для ее транспортировки используются изолированные 
оптически прозрачные среды.  
ВОЛС начинается с источника света и заканчивается фотоприем-
ником.  В  качестве  источника  света,  как  правило,  используется  полу-
проводниковый  лазерный  диод,  который  образует  ядро  передатчика. 
Отдельный  лазер  используется  для  каждого  цвета  или  канала.  При 
производстве оптоволокна каждый лазер вживляется в волокно. Обыч-
но  лазер  может  излучать  только  одну  длину  волны,  но  есть  и  под-
страиваемые  лазеры,  способные  менять  длину  волны.  В  обоих  типах 
лазеров  важно,  что  частота  и  интенсивность  или  яркость  на  выходе 
остаются постоянными, чтобы не вносить шумов в передачу. Это дос-
тигается  путем  использования  систем  контроля  с  обратной  связью, 
которая чувствует изменения частоты или яркости и динамически вно-
сит  необходимые  корректировки  в  работу  лазерного  диода.  Эти  уст-
ройства  обычно  встраивают  внутрь  корпуса  передатчика.  Однако,  так 
как стабилизируется только один лазер, то могут возникнуть помехи от 
работы соседних по длине волны лазеров. Поэтому каждый лазерный 
луч направляется в специальный оптический аттенюатор, который га-
рантирует равную интенсивность излучения каждого канала. Заключи-
тельной  частью  ВОЛС  является  оптический  мультиплексор,  который 
направляет сигналы от разных источников по оптическому волокну. 
Сигналы линии ВОЛС, поступающие на приемник, направляются 
на демультиплексор, который производит разделение каналов в обрат-

46 
ном порядке. Затем сигналы преобразуются в электрические, которые 
может  обрабатывать  компьютер  или  телефон.  Так  заканчивается  ти-
пичный  канал  ВОЛС.  Волоконно-оптические  каналы  используются 
сегодня в отечественных и международных сетях.  
 
СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО АНАЛИЗА СВЧ-НАГРЕВА 
 
М. Е. Глинкин, канд. техн. наук, докторант; 
Е. И. Глинкин, д-р техн. наук, профессор ТГТУ 
 
Изобретение  (патент  РФ  № 2530297) относится  к  оперативному 
динамическому анализу нечеткого состояния систем отопления зданий 
и водоснабжения источниками СВЧ-излучения. Технический результат 
заключается в повышении энергетической эффективности систем ото-
пления  зданий  и  сооружений  за  счет  возможности  автоматического 
принятия решений и реализации оптимальных управляющих воздейст-
вий посредством синтезируемых когнитивных образов эквивалентов в 
n-мерных  распределенных  структурах  источников  СВЧ-излучения,  в 
масштабе реального времени по телеметрической информации датчи-
ков.  Способ  заключается  в  идентификации  текущего  состояния  вы-
бранной характеристики и представлении ее в виде матрицы соответ-
ствующих информационных цветокодовых сигналов видимого спектра 
последовательно во времени с обобщением по всему множеству пара-
метров,  при  этом  матрица  соответствующих  информационных  цвето-
кодовых сигналов представляет собой множество синтезируемых ког-
нитивных образов эквивалентов, тождественных адресному простран-
ству  ПЗУ  оптимального  управления n-мерной  распределенной  струк-
турой  источников  СВЧ-излучения,  которые  формируют  в  масштабе 
реального времени по телеметрической информации датчиков состоя-
ния  функционирования  и  обеспечивают  минимум  затрат  энергии  при 
любых изменениях динамических состояний систем отопления зданий 
и водоснабжения на множестве состояний их функционирования. 
 

жүктеу/скачать 1,01 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: