Надіслати статтю
вул. Інститутська 11, м. Хмельницький, 29016
visnyk.khnu@khmnu.edu.ua
(0382) 67-51-08

ЗАСТОСУВАННЯ РЕГРЕСІЙНОГО АНАЛІЗУ В ПРОЦЕСІ ОЦІНЮВАННЯ ВПЛИВУ ФАКТОРА НА ЧУТЛИВІСТЬ ЄМНІСНОГО СЕНСОРА ВОЛОГОСТІ

APPLICATION OF REGRESSION ANALYSIS DURING THE ASSESSMENT PROCESS OF FACTOR IMPACT ON THE SENSITIVITY OF THE CAPACITIVE HUMIDITY SENSOR

Сторінки: 119-124. Номер: №4, 2022 (311)  
Автори:
КРИЛИК Л. В.
Вінницький національний технічний університет
https://orcid.org/0000-0001-6642-754X
e-mail: lyudmila.krylik@gmail.com
ЄВСЄЄВА М. В.
Вінницький національний медичний університет ім. М. І. Пирогова
https://orcid.org/0000-0002-4570-2845
e-mail: evseevamv359@gmail.com
Lyudmila KRYLIK
Vinnytsia National Technical University
Mariya EVSEEVA
National Pirogov Memorial Medical University, Vinnytsya
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-311-4-119-124

Анотація мовою оригіналу

З метою оптимізації параметрів створення вологочутливого шару ємнісного сенсора вологості застосовано багатофакторний план експерименту  в поєднанні з регресійним аналізом впливу фактора. Статистична обробка результатів факторного експерименту за критерієм Кохрена довела, що факторний експеримент є відтворюваним. Використовуючи матрицю планування повнофакторного експерименту розроблено рівняння регресії, на основі якого встановлено, що концентрація розчину солі, яку використано для створення  вологочутливого шару, суттєво впливає на чутливість ємнісного сенсора вологості. За критерієм Ст’юдента встановлено, що всі коефіцієнти рівняння регресії є значимими. Як критерій оптимізації параметрів створення вологочутливого шару такого ємнісного сенсора вологості обрано чутливість.  Остаточне рівняння регресії в масштабі реальних факторів дає змогу провести оптимізацію параметрів створення вологочутливого шару ємнісного сенсора вологості з максимальним значеннями функції відгуку – «чутливість». Встановлено, що найбільша чутливість 36,32 пФ/% забезпечується за таких оптимальних параметрів процесу створення вологочутливого шару: концентрації розчину солі, яка виконує функцію адсорбуючого матеріалу, а саме гігроскопічної солі NaCl − 5,33 моль/л і товщині вологочутливого шару 10,0 мкм.
Ключові слова: рівняння регресії, матриця планування, повнофакторний експеримент, фактор, відгук моделі, критерій Ст’юдента, критерій Кохрена. 

Розширена анотація англійською  мовою

In order to optimize the parameters of creating a moisture-sensitive layer of the capacitive humidity sensor, a multifactorial experiment plan was used in combination with regression analysis of the factor influence. Capacitive humidity sensors are made on a sitall substrate with size 0.7×0.9 mm, on the surface of which is applied a copper film, which forms the plates of the capacitive elements in the form of a meander with the appropriate geometry 7.85·10-2×150·10-6×1.2·10-6 m. Hygroscopic salt is a moisture-sensitive film that serves as a dielectric. Solutions of hygroscopic salt NaCl with concentrations 0.89 mol/l and 5.33 mol/l were used to create a moisture-sensitive film, which were applied to the surface of capacitive humidity sensors by spraying at a distance of 40–50 cm with thicknesses of 5.0 μm and 10.0 μm. Statistical processing of the results of the factor experiment by the Cochran test proved that the factor experiment is reproducible. Using the planning matrix of the full-factor experiment, a regression equation has been developed and on the basis of which it has been found that the concentration of salt solution used to create a moisture-sensitive layer significantly affects the sensitivity of the capacitive humidity sensor. According to Student criteria it has been established that all the coefficients of the regression equation are significant. Sensitivity has been chosen as criteria for parameters optimization of creation a moisture-sensitive layer of such a capacitive humidity sensor. The final regression equation on the scale of real factors makes it possible to optimize the parameters of creation a moisture-sensitive layer of the capacitive humidity sensor with the maximum values of the response function – “sensitivity”. It has been found that the highest sensitivity of 36.32 pF/% is provided by the following optimal parameters of the process of creating a moisture-sensitive layer: the concentration of salt solution, which serves as an adsorbent material, namely hygroscopic salt NaCl – 5.33 mol/l and thickness of moisture-sensitive layer 10.0 μm.
Keywords: regression equation, planning matrix, full-factor experiment, factor, model response, Student test, Cochran test.

Література

  1. Готра З. Ю. Мікроелектронні сенсори фізичних величин. Том 2 / З. Ю. Готра. – Львів : Ліга-Прес, 2003. – 595 с.
  2. Осадчук В. С. Сенсори вологості / В. С. Осадчук, О. В. Осадчук, Л. В. Крилик. − Вінниця : УНІВЕРСУМ – Вінниця, 2003. – 208 с.
  3. Осадчук В. С. Дослідження резистивних вологочутливих елементів / В. С. Осадчук, Л. В. Крилик // Вісник ВПІ. − 2001. − № 6. − С. 148−152.
  4. Осадчук В. С. Дослідження ємнісних вологочутливих елементів / В. С. Осадчук, О. В. Осадчук, Л. В. Крилик, М. В. Євсєєва // Вісник ВПІ. − 2002. − № 5. − С. 65−71.
  5. Осадчук В. С. Ємнісний сенсор вологості гребінцевої структури на основі полімерних матеріалів / В. С. Осадчук, О. В. Осадчук, Л. В. Крилик, М. В. Євсєєва // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. Міжнародний науково-технічний журнал. − 2006. − № 2(12).− С. 222−227.
  6. Осадчук О. В. Ємнісні сенсори вологості на основі стибій або бісмутвмісних діоксиматів ніколу (ІІ) / О. В. Осадчук, Л. В. Крилик, М. В. Євсєєва // Вісник Хмельницького національного університету. Серія: Технічні науки. – 2015. − № 1(221). – С. 131–135.
  7. Ляшок А. В. Планування багатофакторного експерименту при дослідженні процесу ультразвукового розпилення в тонкому шарі / А. В. Ляшок // Вісник НТУУ «КПІ». Серія машинобудування. – 2013. − № 3. − С. 13–17.
  8. Павлюк К. В. Методичні підходи до розроблення нормативів і оцінки науково-дослідної праці на основі багатофaкторного кореляційно-регресійного аналізу / К. В. Павлюк // Наукові праці НДФІ. – 2020.− № 3(92). − С. 5−19.
  9. Аксьончиков С. О. Регресійний аналіз тенденцій розвитку кібератак / С. О. Аксьончиков, І. В. Ємельянова, К. Д. Маркова, І. І. Сватовський // Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія: Мат. моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління. – 2017. − Вип. 36. − С. 5−13.
  10. Кучернюк П. В. Модель загроз безпеки в інформаційно-комунікаційних системах на основі регресійного аналізу / П. В. Кучернюк, А. О. Довгаль // Інформаційні та телекомунікаційні системи та технології, захист інформації. – − Вип. 22, № 2.− С. 79−84.
  11. Самарець Н. М. Використання інформаційних технологій у статистичному аналізі даних для аграрних підприємств / Н. М. Самарець, Є. М. Харченко, Н. О. Чорна // АГРОСВІТ. – 2013. − № 20. – С. 14−20.
  12. Стеценко І. В. Моделювання систем / І. В. Стеценко. – Черкаси : ЧДТУ, 2010. – 399 с.

References

  1. Hotra Z. Yu. Mikroelektronni sensory fizychnykh velychyn. Tom 2 / Z. Yu. Hotra. – Lviv : Liha-Pres, 2003. – 595 s.
  2. Osadchuk V. S. Sensory volohosti / V. S. Osadchuk, O. V. Osadchuk, L. V. Krylyk. − Vinnytsia : UNIVERSUM – Vinnytsia, 2003. – 208 s.
  3. Osadchuk V. S. Doslidzhennia rezystyvnykh volohochutlyvykh elementiv / V. S. Osadchuk, L. V. Krylyk // Visnyk VPI. − 2001. − № 6. − S.148−152.
  4. Osadchuk V. S. Doslidzhennia yemnisnykh volohochutlyvykh elementiv / V. S. Osadchuk, O. V. Osadchuk, L. V. Krylyk, M. V. Yevsieieva // Visnyk VPI. − 2002. − № 5. − S. 65−71.
  5. Osadchuk V. S. Yemnisnyi sensor volohosti hrebintsevoi struktury na osnovi polimernykh materialiv /
    S. Osadchuk, O. V. Osadchuk, L. V. Krylyk, M. V. Yevsieieva // Optyko-elektronni informatsiino-enerhetychni tekhnolohii. Mizhnarodnyi naukovo-tekhnichnyi zhurnal. − 2006. − № 2(12). − S. 222−227.
  6. Osadchuk O. V. Yemnisni sensory volohosti na osnovi stybii abo bismutvmisnykh dioksymativ nikolu (II) / V. Osadchuk, L. V. Krylyk, M. V. Yevsieieva // Herald of Khmelnytskyi National University. – 2015. − № 1(221). – S. 131–135.
  7. Liashok A. V. Planuvannia bahatofaktornoho eksperymentu pry doslidzhenni protsesu ultrazvukovoho rozpylennia v tonkomu shari / A. V. Liashok // Visnyk NTUU «KPI». Seriia mashynobuduvannia. – 2013. − № 3. − 13–17.
  8. Pavliuk K. V. Metodychni pidkhody do rozroblennia normatyviv i otsinky naukovo-doslidnoi pratsi na osnovi bahatofaktornoho koreliatsiino-rehresiinoho analizu / K. V. Pavliuk // Naukovi pratsi NDFI. – 2020. − № 3(92). − S. 5−19.
  9. Aksonchykov S. O. Rehresiinyi analiz tendentsii rozvytku kiberatak / S. O. Aksonchykov, V. Yemelianova, K. D. Markova, I. I. Svatovskyi // Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho universytetu imeni V. N. Karazina. Seriia: Mat. modeliuvannia. Informatsiini tekhnolohii. Avtomatyzovani systemy upravlinnia. – 2017. − vyp. 36. − S. 5−13.
  10. Kucherniuk P. V. Model zahroz bezpeky v informatsiino-komunikatsiinykh systemakh na osnovi rehresiinoho analizu / P. V. Kucherniuk, A. O. Dovhal // Informatsiini ta telekomunikatsiini systemy ta tekhnolohii, zakhyst informatsii. – 2017. − vyp. 22, №2. − S. 79−84.
  11. Samarets N. M. Vykorystannia informatsiinykh tekhnolohii u statystychnomu analizi danykh dlia ahrarnykh pidpryiemstv / N. M. Samarets, Ye. M. Kharchenko, N. O. Chorna // AHROSVIT. – 2013. − № 20. – S. 14−20.
  12. Stetsenko I. V. Modeliuvannia system / I. V. Stetsenko. – Cherkasy : ChDTU, 2010. – 399 s.

Post Author: Горященко Сергій

Translate