Радіочастотна ідентифікаційна позначка на поверхневих акустичних хвилях

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Зміст

Введення

1 Короткий огляд ідентифікаційних міток

1.1 Штрихове кодування

1.2 Радіочастотні ідентифікаційні мітки

1.2.1 Пасивні, напівактивні й активні мітки

1.2.2 Тільки зчитуються і перезаписувані мітки

1.2.3 Чипові і бесчіповие мітки

1.3 Пасивні радіочастотні ідентифікаційні мітки на поверхневих акустичних хвилях

1.3.1 Фізичні принципи роботи міток на поверхневих акустичних хвилях

1.3.2 Можливі принципи побудови і функціонування РЧІД-міток на ПАР

1.3.3 Варіанти кодування даних у мітках на ПАР

1.4 Частотні діапазони РЧІД-систем

1.5 Актуальність ПАР-пристроїв. Висновки

2 Основна частина

2.1 Вибір вихідних матеріалу

2.1.1 Основні вимоги до матеріалів підкладений r пристроїв на ПАХ

2.1.2 Вибір матеріалу підкладки (звукопровода)

2.1.3 Вибір матеріалу для металізації поверхні

2.2 Розрахунок основних елементів мітки

2.2.1 Вибір приймально-передавального ВШП

2.2.2 Розрахунок основних параметрів приймально-передавального ВШП

2.2.3 Вибір і розрахунок відбивачів

2.2.4 Конструкція мітки

2.2.5 Кодування даних

2.2.6 Визначення габаритних розмірів проектованої мітки

2.3 Технологічні етапи виготовлення РЧІД-мітки на ПАР

2.3.1 Стадія попередньої обробки поверхні підкладок

2.3.2 Попереднє очищення підкладок ніобіту літію

2.3.3 Остаточне очищення підкладок від забруднень

2.3.4 Формування електродних структур

2.4 Карта ідентифікації. Перевірка працездатності міток

2.4.1 Антена

2.4.2 Друкована согласующая індуктивність

2.4.3 Оцінка внесених пристроєм втрат у приймається / передається сигнал

2.4.4 Перевірка працездатності міток

3 Організаційно-економічна частина

3.1 Оцінка ефективності інноваційного процесу

3.1.1 Визначення собівартості інноваційного процесу

3.1.2 Визначення ефективності інноваційного процесу

3.2 Організаційно-планові розрахунки

3.2.1 Розрахунок календарно-планових нормативів

3.3 Економічні розрахунки

3.3.1 Визначення вартості основних фондів та їх зносу на повне відновлення

3.3.2 Розрахунок витрат на матеріали

3.3.3 Розрахунок чисельності працюючих за категоріями та фонду заробітної плати

3.3.4 Калькулювання собівартості

3.3.5 Розрахунок техніко-економічних показників

3.4 Розрахунок комерційної ефективності проекту

3.4.1 Розрахунок потоку реальних грошей від операційної (виробничої) діяльності

3.4.2 Розрахунок потоку реальних грошей від інвестиційної діяльності

3.4.3 Розрахунок необхідного приросту оборотного капіталу

3.4.4 Розрахунок потоку реальних грошей від фінансової діяльності

3.4.5 Розрахунок показників комерційної ефективності проекту

4 Безпека життєдіяльності

4.1 Шкідливі та небезпечні фактори в цеху виготовлення

радіочастотних ідентифікаційних міток на ПАР

Охорона праці

4.2 Екологічні аспекти БЖД

5 Забезпечення безпеки об'єкту ТОВ НВЦ «Еліон» у надзвичайних ситуаціях

5.1 Визначення стійкості об'єкта до радіоактивного зараження місцевості

5.2 Розрахунок режимів роботи об'єкта в умовах радіоактивного зараження

5.3 Визначення можливих радіаційних втрат (поразок) у зонах радіоактивного зараження

Висновок

Список літератури

Анотація

У даному дипломному проекті розроблена радіочастотна ідентифікаційна позначка на поверхневих акустичних хвилях. Основними функціональними елементами пристрою є підкладка з нанесеними на неї зустрічно-штирові структурами, прикріплюється до контактних виведення мітки антена, а також погоджує елемент - індуктивність. Розроблено методику розрахунку основних елементів мітки, обрані матеріал підкладки, тип зустрічно-штирьовий перетворювачів і відбивною системи. Також запропоновано технологічний маршрут виготовлення розробляється мітки. Як приклад розглянуто один із способів побудови карти ідентифікації з використанням мітки на ПАР.

Введення

Щорічне зростання світового товарообігу і масштабне збільшення числа вантажоперевезень привело до створення систем реєстрації та ідентифікації рухомих і нерухомих об'єктів. Завданням будь-якої системи ідентифікації є зберігання інформації про об'єкт з можливістю її зручного зчитування. Такі системи як правило містять у своєму складі зчитувачі та мітки. Мітка може містити дані про тип об'єкта, вартості, вазі, температурі, дані логістики, або будь-який інший інформації, яка може зберігатися в цифровій формі. Вони можуть бути виконані у вигляді карт із магнітною смугою, штрих-кодів, електронних ключів, чіпових або бесчіпових карток ідентифікації. Проте надалі нас будуть цікавити системи дистанційного зчитування інформації про об'єкт, тому зупинимося на найбільш поширених системах штрихового кодування і радіочастотної ідентифікації, виявимо достоїнства і недоліки кожної технології. Далі визначимо основні цілі та завдання зі створення пристрою, що дозволяє конкурувати з існуючими аналогами. Основна частина дипломного проекту буде присвячена розробці радіочастотної ідентифікаційної мітки на ПАР згідно з технічним завданням.

1 Короткий огляд ідентифікаційних міток

    1. Штрихове кодування

C допомогою штрихового коду зашифрована інформація про деякі з найбільш істотних параметрів продукції. Найбільш поширена Європейська система кодування EAN [1]. Відповідно до цієї системи, кожному виду виробу привласнюється свій номер, що найчастіше складається з 13 цифр (EAN-13). Типовий штрих-код представлений на малюнку 1.1.

Рис.1. - Типовий штрих-код

Цифрові позначення:

  1. Код країни;

  2. Код виготовлювача;

  3. Код товару;

  4. Контрольна цифра;

  5. Знак товару, виготовленого за ліцензією.

Основними переваги штрихового кодування є простота реалізації і низька вартість. Однак для цілого ряду областей ця технологія виявляється нерезультативною, особливо там, де потрібен контроль переміщення об'єктів у реальному часі, інтелектуальні рішення автоматизації, здатність працювати в жорстких умовах експлуатації. Всі ці проблеми в змозі вирішити радіочастотна ідентифікація, зокрема радіочастотні ідентифікаційні (РЧІД) мітки.

1.2 Радіочастотні ідентифікаційні мітки

Радіочастотна ідентифікація - технологія, що використовує радіочастотне електромагнітне випромінювання для читання / запису інформації на пристрій, який називається міткою [2].

На малюнку 1.2 наведена типова конструкція РЧІД-мітки.

Рисунок 1.2 - Типова конструкція карти для безконтактної радіочастотної ідентифікацією

У таблиці 1.1 наведено порівняльну характеристику радіочастотної ідентифікації та штрихового кодування [3] [4].

Таблиця 1.1 - Порівняльна характеристика радіочастотної ідентифікації та штрихового кодування

Характеристики технології

РЧІД

Штрих-код

Необхідність в прямій видимості мітки

Можливе читання прихованих міток

Читання неможливе без прямої видимості

Об'єм пам'яті

Від 10 до 10000 байт

До 100 байт

Можливість перезапису і багаторазового використання

Є

Ні

Одночасна ідентифікація декількох міток

До 200 міток

Неможлива

Характеристики технології

РЧІД

Штрих-код

Стійкість до дій навколишнього середовища: механічному, температурному хімічним, вологи

Підвищена міцність і опірність


Вкрай легко пошкоджується


Термін життя мітки

Більше 10 років

короткий

Безпека та захист від підробки

Підробка практично неможливо

Легко підробити

Ідентифікація рухомих об'єктів

Можлива

Утруднена

Ідентифікація металевих об'єктів

Можлива

Можлива

Схильність перешкод у вигляді електромагнітних полів

Є

Ні

Дальність реєстрації

До 100 м

До 4 м

Вартість

Середня

Низька

При роботі з радіочастотної ідентифікацією необхідно враховувати деякі обмеження. До них відносяться: відносно висока вартість; неможливість розміщення під металевими і екрануючими поверхнями; взаємні колізії; схильність перешкод у вигляді електромагнітних полів. Розберемо кожен з цих недоліків більш докладно.

Вартість пасивних РЧІД-міток перевищує вартість етикеток зі штрих-кодом. Виходячи з цього, використання радіочастотних міток доцільно для захисту дорогих товарів від крадіжок або для забезпечення збереження виробів, переданих на гарантійне обслуговування. У сфері логістики і транспортування вантажів вартість радіочастотної виявляється зовсім незначною у порівнянні з вартістю вмісту контейнера, тому абсолютно виправдане використання радіочастотних міток на пакувальних ящиках, палети та контейнерах.

Радіочастотні мітки схильні до впливу металу (це стосується упаковок певного виду - металевих контейнерів, іноді навіть деяких типів упаковки рідких харчових продуктів, запечатаних фольгою). Це зовсім не виключає застосування РЧІД, але призводить або до необхідності використання більш дорогих міток, розроблених спеціально для установки на металеві поверхні або до нестандартних способів закріплення міток на об'єкті.

Схильність систем радіочастотної ідентифікації перешкод у вигляді електромагнітних полів від включеного устаткування, що випромінює радіоперешкоди в діапазоні частот, що використовується для роботи РЧІД-системою. Необхідно ретельно проаналізувати умови, в яких система РЧІД буде експлуатуватися. Для систем UHF діапазону 868-869 МГц це практично не актуальне (у цьому діапазоні ніякі інші прилади не працюють), але низькочастотні мітки, які працюють на частоті 125 КГц подібного впливу схильні.

Через те, що сфери застосування міток різноманітні, на їх характеристики накладаються істотні обмеження по виконанню, розмірам і вартості. З цими характеристиками пов'язані різні класифікації РЧІД-міток [5].

Радіочастотні ідентифікаційні мітки прийнято розділяти на "чіпові" і "бесчіповие". Чипові містять інтегральну мікросхему - чіп, а бесчіповие її не містять. Чипові, у свою чергу, можуть бути пасивні, напівактивні й активні. Пасивні мітки не містять ні елемента живлення, ні активного передавача; напівактивні мітки містять елемент живлення, але не мають активного передавача; активні мітки містять і те й інше.

Ще одна класифікація поділяє мітки на тільки зчитуються і зчитуються / запису. Тільки зчитувальні мітки мають або тільки зчитується пам'ять, або пам'ять, яка одноразово програмується і багаторазово зчитується. Прочитувані / запису мітки дозволяють одноразово записувати і багаторазово перезаписувати інформацію.

1.2.1 Пасивні, напівактивні й активні мітки

Різниця між пасивними, напівактивними і активними мітками полягає в наявності джерела живлення і передавача. Пасивні мітки не містять ані джерела живлення, ні передавача. Напівактивні мітки містять джерело живлення, але не містять передавача. Активні мітки містять як джерело живлення, так і передавач.

Активні мітки мають найкращі характеристики. Дальність може досягати кілометрів, а зв'язок зі зчитувачем надійна і швидка. Однак наявність джерела живлення і передавача призводить до високої вартості.

Напівактивні мітки в порівнянні з пасивними мають більш високу дальність (до декількох десятків метрів) і через це можуть мати досить високі функціональні можливості. Проте це також призводить до підвищення їх вартості.

Пасивні мітки володіють дальністю дії до 100 метрів і більше залежні від регламентних обмежень та впливу навколишнього середовища. Тим не менш вони отримали широке розповсюдження з-за найменшої вартості. Тому з подальшому при порівнянні різних типів позначок будемо торкатися лише області пасивної ідентифікації.

1.2.2 Тільки зчитуються і перезаписувані мітки

Будь-які чіпові мітки можуть бути тільки зчитувати чи зчитувати / записуючими. Пасивні мітки, як правило, бувають тільки зчитувати. Тільки зчитувальні мітки програмуються ідентифікаційним кодом у процесі виробництва або при установці на певний об'єкт. Пам'ять таких позначок може бути або тільки читається пам'яттю або одноразово програмованою і багаторазово читається.

Прочитувані / запису мітки можуть багаторазово перепрограмувати у процесі їх експлуатації. Зазвичай вони мають ідентифікаційний код або серійний номер, який записується в процесі виробництва. Також у них може записуватися різноманітна додаткова інформація. Такі мітки багатофункціональні, однак це призводить до зростання їх вартості.

З-за низької вартості найбільшим ринковим потенціалом володіють тільки зчитуються мітки в сукупності з практично тими ж функціональні можливості, як і зчитуються / запису мітки.

1.2.3 Чипові і бесчіповие мітки

Щоб ідентифікувати безліч вироблених об'єктів, схема пам'яті повинна мати можливість зберігання достатнього числа унікальних кодів. Оптимальним вважається обсяг пам'яті в 96 біт. Більшість бесчіпових міток в даний час дозволяють зберігати 24 біта або менше, хоча деякі дозволяють зберігати 64 біта. Однак, збільшення розміру пам'яті приводить їх вартості мітки.

Через зростання числа і зниження розміру об'єктів, на які встановлюються мітки, необхідно, щоб зчитувач був здатний одночасно зчитувати безліч міток, що знаходяться в зоні його дії; причому мітки можуть розміщуватися близько один від одного. В даний час найкращим способом вирішення такого завдання - колізії сигналів - є наділення самих міток деяким інтелектом.

Можливо також використання методів просторового виділення однієї мітки серед багатьох інших, що призводить до розв'язання колізії,

На малюнках 1.3 представлена ​​типова чіпова мітка і її конструкціяі. На малюнку зображено чіпова радіочастотна мітка для діапазону частот 850-960 МГц, що випускаються сьогодні компанією Omron [6].

Малюнок 1.4 - Мітка, що працює в діапазоні частот 850 - 900 МГц

Обидва типи міток мають перемичку, яка є гнучкою друковану плату з встановленою мікросхемою, з'єднаної з контуром антени.

Переваги чіпових міток:

  1. Володіють достатньою пам'яттю, щоб зберігати унікальних ідентифікаційний номер великого числа об'єктів;

  2. Простота реалізації зчитування декількох міток одночасно

Бесчіповие мітки не мають у своєму складі модуля пам'яті, і тому можуть зберігати набагато менший обсяг інформації. Однак існує безліч прийомів, спеціальних кодувань сигналу, які дозволяють повною мірою конкурувати з чиповими аналогами. Крім того, також можливо зчитування відразу декількох міток одночасно. Бесчіповие мітки - мітки найнижчою вартістю, які забезпечують оптимальний мінімум функціональних можливостей, прості тільки зчитуються пристрої з постійним унікальним ідентифікаційним кодом. Розглянемо дані вид міток більш докладно.

1.3 Пасивні радіочастотні ідентифікаційні мітки на поверхневих акустичних хвилях

1.3.1 Фізичні принципи роботи міток на поверхневих акустичних хвилях

Робота міток на поверхневих акустичних хвилях заснована на п'єзоефекті і поширення на поверхні п'єзоелектричного кристала поверхневих акустичних хвиль з відносно невеликою швидкістю (від 3000 до 4000 м / с) [7].

П'єзоелектричний ефект (п'єзоефект) спостерігається в анізотропних діелектриках, переважно в монокристалах деяких речовин, які володіють досить низькою симетрією або мають замість центру симетрії так звані полярні напрямки (осі). П'єзоефект можуть мати також деякі полікристалічні діелектрики з упорядкованою текстурою, наприклад керамічні матеріали і полімери. Діелектрики, які мають п'єзоефект, називають п'єзоелектриків. Зовнішні механічні сили, впливаючи у певних напрямках на п'єзоелектричний кристал, викликають в ньому не тільки механічні напруги і деформації (як у будь-якому твердому тілі), а й електричну поляризацію. На поверхнях кристала з'являються пов'язані електричні заряди різних знаків. При зміні напрямку механічних сил на протилежне стають протилежними напрямок поляризації і знаки зарядів. Дане явище називають прямим п'єзоефект. П'єзоефект звернемо. При впливі на анізотропний діелектрик електричного поля відповідного напряму в кристалі виникають механічні напруження і деформації. При зміні напрямку електричного поля на протилежне відповідно змінюються на протилежні напрямки напруг і деформацій. Це явище отримало назву зворотного п'єзоефекту. У п'єзоелектрики внаслідок зворотного п'єзоефекту вихідне змінне електричне поле викликає деформацію підкладки. Деформація підкладки, у свою чергу, через пряме п'єзоелектричного ефекту створює додаткове електричне поле. Додаткове електричне поле запізнюється щодо вихідного поля. У результаті суперпозиції цих двох полів виникає поле з еліптично поляризованої складової, що обумовлює порушення поверхневої акустичної хвилі.

Поверхневі акустичні хвилі (ПАР) - це пружні хвилі, що поширюються вздовж вільної поверхні твердого тіла або уздовж межі твердого тіла з іншими середовищами та затухаючі при видаленні від кордонів. Поверхневі акустичні хвилі займають діапазон довжин хвиль від 10-5 до 10-1 см, а їх частоти відповідають області ультразвуку. Чудовим властивістю поверхневих акустичних хвиль є їх невисока в порівнянні з електромагнітними хвилями швидкість розповсюдження, що дозволяє застосовувати до них математичні способи обробки сигналу. Найбільш просто ПАР порушуються і реєструються в п'єзоелектриків. П'єзоелектрики є такі монокристали, що зустрічаються у вигляді природних мінералів і штучно вирощених, як ніобат літію LiNbO 3 та танталат літію LiTaO 3.

Для збудження і детектування ПАР в різних технічних застосуваннях служать зустрічно-штирові перетворювачі (ВШП). Вони являють собою нанесені на п'єзоелектричних підкладку металеві штирі-електроди, як щітки, вставлені один в одного (малюнок 7). ВШП показаний без урахування пропорцій. Реальна довжина електродів у сто і більше разів перевищує їх ширину.

Принцип роботи зустрічно-штирьового перетворювача полягає в наступному. Електричний Δ-імпульс, що додається до ВШП, перетворюється завдяки зворотного п'єзоелектричного ефекту в механічну деформацію поверхні підкладки між електродами різної полярності. Ця деформація пропорційна електричному полю і поширюється як поверхнева акустична хвиля в обох напрямках, перпендикулярних електродів. Порушення ПАР відбувається тільки в області між електродами, підключеними до різних клем. Довжина взаємно перекриваються частин електродів визначає ширину пучка возбуждаемой ПАР.

Перевагою ВШП є можливість зміни у широких межах параметрів порушуваних ПАР. Це легко досягається зміною геометричних розмірів ВШП і проявляється у вигляді зміни форми імпульсного відгуку і частотної характеристики.

Зустрічаючи механічну або електричну неоднорідність на поверхні, частина ПАР відбивається. Поверхнева хвиля, що входить назад у ВШП, генерує на його шині в результаті прямого п'єзоефекту електричний сигнал. Саме ця властивість використовується в системах радіочастотної ідентифікації на поверхневих акустичних хвилях.

1.3.2 Можливі принципи побудови і функціонування РЧІД-міток на ПАР

До теперішнього моменту найбільш поширеними були мітки з використанням лінії затримки. Лінія затримки, один з приладів на ПАР, включає в себе два ВШП, один з яких призначений для порушення, а другий для прийому возбуждаемой звукової хвилі (малюнок 8). При додатку до вхідного ВШП електричного сигналу, порушується поверхнева акустична хвиля. Вона, у свою чергу, доходить до другого перетворювача з деякою затримкою в часі, яка залежить від відстані між перетворювачами і від швидкості розповсюдження ПАР. Типовий час затримки складає 1 -50 мкс [8].

Пасивна карта ідентифікації представляє собою кілька лінії затримки (ЛЗ) на ПАР ув'язнених в герметичний корпус, з трьома або більше висновками (кнопками для набору ідентифікує коду) і забезпечена невеликою антеною, що дозволяє приймати і випромінювати сигнали в заданій смузі частот з мінімальними втратами. Число ліній затримки залежить від значности ідентифікованого коду і може досягати семи (семизначний код). Кожна ЛЗ налаштована на свою смугу частот і мало сприйнятлива до сигналів, призначених для ЛЗ, налаштованих на інші смуги частот. Також додаткові висновки дозволяють збільшити число ідентифікують комбінацій в 10 3 разів.

Малюнок 1.6 - Лінія затримки

Однак ця позначка володіє істотними недоліків: мала ємність даних і великі габаритні розміри.

Найбільш поширеним в даний час є транспондер на відбивач (рефлекторах). Схематичне зображення і принцип роботи транспондера наведені на рисунку 9.

ВШП розташовується в кінці п'єзоелектричної підкладки. До його шинам підключається дипольна антена транспондера, яка приймає сигнал опитування від рідера (зчитувача) і випромінює відповідний сигнал, генерований транспондером на ПАР.

Малюнок 1.7 - Принцип роботи транспондера на відбивач

По довжині транспондера ПАР розміщуються окремі електроди-рефлектори. Їх розташовують на поверхні таким чином, щоб кодувати дані, використовуючи затримку в часі, амплітуду і фазу.

Коли транспондер потрапляє в зону дії рідера, то частина випромінюваної рідером енергії приймається антеною транспондера і надходить до висновків ВШП у вигляді високочастотного імпульсу напруги.

ВШП перетворює частину цієї прийнятої енергії в поверхневу акустичну хвилю, яка поширюється в кристалі під прямим кутом до електродів ВШП. Для перетворення більшої кількості прийнятої транспондером електромагнітної енергії в акустичну енергію необхідно, щоб частота передачі рідера відповідала частоті коливань поверхневої хвилі, що генерується ВШП.

На подальше поширення ПАР по поверхні п'єзоелектричного кристала впливають рефлектори. Невелика частина поверхневої хвилі відбивається від кожного рефлектора і рухається назад по кристалу в напрямку ВШП. Частина, що залишилася поверхневої хвилі продовжує рухатися до кінця підкладки і там гаситься.

Таким чином, з одного імпульсу опитування генерується кілька відповідних імпульсів, причому кожен рефлектор створює свій імпульс у відповідному сигналі транспондера.

Ця послідовність імпульсів, отримана ВШП і перетворена в високочастотну послідовність електромагнітних імпульсів, випромінюється антеною транспондера і може бути прийнята рідером. Кількість прийнятих імпульсів відповідає числу рефлекторів на підкладці.

Слід особливо відзначити, що час затримки між окремими імпульсами пропорційно просторовому відстані між рефлекторами на підкладці, і тому просторове розташування рефлекторів може представляти двійкову послідовність цифр, яка в найпростішому випадку дорівнює ідентифікаційному коду транспондера (кількість різних кодів дорівнює величині 2n-1, де n - число рефлекторів на підкладці).

Розташування рефлекторів і, тим самим, зчитування код визначаються при виготовленні пристрою. Тому транспондери ПАР належать до категорії транспондерів "тільки читання". Об'єм зберігання даних і швидкість передачі даних транспондера на ПАР залежать від розміру підкладки і мінімального реалізованого відстані між рефлекторами. Звичайний транспондер на ПАР передає близько 16 або 32 біт зі швидкістю передачі 500 кбіт / с.

У зв'язку з невисокою швидкістю поширення поверхневих хвиль по підкладці, перший у відповідь імпульс транспондера приймається зчитувачем із затримкою, що дорівнює приблизно 1,5 мс. Для порівняння: тимчасової затримки в приблизно 0,66 мкс цілком достатньо, щоб сталося загасання перешкод в радіусі 100 м навколо рідера.

Таким чином, відповідний сигнал транспондера приходить, коли всі відображення від оточення рідера давно припинилися, і подібного роду перешкоди не вносять помилки в послідовність відповідних імпульсів від транспондера.

Транспондери на ПАР є повністю лінійними пристроями і відповідають на імпульс опитування з певною фазою. Більш того, фазовий кут і диференціальне час поширення між відбитими індивідуальними сигналами зберігають постійне значення. Це важлива властивість дозволяє збільшити дальність дії транспондера на ПАР методом усереднення слабких відповідних сигналів транспондера на багато імпульси опитування. Операція зчитування займає мікросекунду, тому за секунду може бути виконано декілька сотень тисяч циклів читання.

Рефлектори реалізуються за допомогою системи металізованих смужок на п'єзоелектричної підкладці (рисунок 10а) або системи канавок (малюнок 10б), які формують шляхом травлення.

У деяких випадках елементи рефлектора створюються у вигляді діелектричних шарів з використанням методу іонної імплантації.

Електроди транспондера створюються за допомогою фотолітографії процедури, аналогічної тій, що використовується в мікроелектроніці при виробництві інтегральних схем.

Малюнок 1.8 - Рефлектори: a) у вигляді металізованих смужок на п'єзоелектричної підкладці; б) у вигляді канавок, формованих методом травлення

Наіболлее перспективною є використання виробничих лінійок на базі систем наноімпрінтлітографіі (НДЛ). Вона передбачає покрокову штампування в рідкий мономер з наступним його затвердінням ультрафіолетовим випромінюванням. Такий підхід дозволяє створювати нанорозмірні структури, що здешевлює вартість продукції, тому що на одній пластині стає можливим розмістити більшу кількість міток, а також поліпшує робочі характеристики продукції, що випускається

1.3.3 Варіанти кодування даних у мітках на ПАР

У транспондера на ПАР застосовуються в основному такі методи кодування даних: кодування методом включення-виключення імпульсу (a) і кодування тимчасової позиції імпульсу (б).

a) У найпростіших транспондера на ПАР використовується метод кодування даних включенням-виключенням імпульсу, при якому кожна можлива позиція імпульсу кодує один біт даних. Наявність або відсутність імпульсу у відповідному сигналі ПАР-транспондера визначається топологією розташування рефлекторів на п'єзоелектричної підкладці. Кожен рефлектор створює свій імпульс у відповідному сигналі ПАР-транспондера, при цьому час затримки між окремими імпульсами пропорційно просторовому відстані між рефлекторами на підкладці. Проміжки, вільні від імпульсів, відсутні. Розміщуючи відповідним чином рефлектори на підкладці, можна сформувати потрібний двійковий код, представлений послідовністю імпульсів відповідного сигналу транспондера.

б) У комерційних системах на ПАР використовується метод кодування тимчасової позиції імпульсу.

У цьому випадку необхідний так званий імпульс початку (стартовий імпульс), щоб забезпечити тимчасову синхронізацію для інших імпульсів даних. Кожен імпульс може займати одну з 4 можливих тимчасових позицій (рисунок 1.9). Відповідна група даних з 2 бітів кодується цим імпульсом. Між групами даних існують проміжки, вільні від імпульсів.

При цьому методі кодування ширина імпульсних слотів збільшується приблизно в два рази, щоб забезпечити чітке розділення суміжних позицій, які можуть займати імпульси.

Малюнок 1.9 - Кодування даних тимчасової позиції імпульсів у транспондері на ПАР

У цілому, кодування тимчасової позиції імпульсу та кодування включенням-виключенням імпульсу забезпечують приблизно однакову щільність даних на одиницю часу. Однак перевагою методу кодування тимчасової позиції імпульсу є 50-відсоткове зменшення імпульсів даних, що означає 50-відсоткове зменшення числа рефлекторів на транспондері. Завдяки використанню обмеженого числа рефлекторів поліпшується детектування даних (у кожній групі даних існує тільки один імпульс) і забезпечується сталість амплітуд імпульсів даних. Незважаючи на те, що кожен рефлектор злегка зменшує амплітуду сигналу, постійне число рефлекторів означає, що імпульси сигналу, які породжуються останніми рефлекторами, завжди мають постійну амплітуду.

1.4 Частотні діапазони РЧІД-систем

Існуючі системи радіочастотної ідентифікації працюють у кількох неліцензійованих частотних діапазонах. В даний час для кожного з виділених діапазонів діють свої стандарти [9]. Системи РЧІД відповідно до міжнародних стандартів ISO поділяються на чотири класи:

  1. Низькочастотні, з робочим діапазоном частот 125 - 135 кГц;

  2. Високочастотні системи - 13,56 МГц;

  3. Надвисокочастотні системи - 850 - 950 МГц;

  4. Надвисокочастотні, - 2,4 ГГц.

Системи RFID в кожному частотному діапазоні мають свої переваги і недоліки, тому вибір конкретного діапазону основному залежить від сфери застосування. Низькочастотні системи ідентифікації мають низьку швидкість передачі даних і меншу відстань зчитування в порівнянні з високочастотними системами. Так само з зростанням частоти здатність проникнення електромагнітних хвиль у різні матеріали зменшується. Низькочастотні системи зазвичай взаємодіють на відстані в межах одного метра. У силу фізики розповсюдження хвиль в цьому діапазоні, низькочастотні мітки найбільш підходять для додатків, де потрібна здібність електромагнітних хвиль проникати в різні поверхні. Такі області застосування включають маркування тварин, контроль доступу. Для деяких об'єктів були створені спеціальні стандарти (таблиця 1.2).

Високочастотні системи характеризуються більш високою швидкістю передачі даних (~ 106Кбіт). Також більш висока тактова частота дозволяє постачати мітки додатковими функціональними можливостями, такими як шифрування даних і можливість перезапису даних у мітці. Сфери застосування таких систем: електронні посвідчення особи, маркування виробів, банківські та смарт карти, контроль технічних процесів.

Таблиця 1.2 - Діючі стандарти систем РЧІД

Робоча частота

Стандарт

Сфери застосування

125 кГц

135 кГц

ISO 14223

ISO 11784

ISO 11785

ISO 18000-2

Розроблені для ідентифікації тварин

13.56 МГц

ISO 14443

ISO 15693

ISO 10373

ISO 18000-3

Безконтактні смарт-карти для широкого кола додатків

Безконтактні мітки для логістики, ідентифікації товарів

860-930 МГц

ISO 15961

ISO 15962

ISO 15963

ISO 18000-6

Безконтактні мітки для логістики, ідентифікації товарів з середньою дальністю

2.45 ГГц

ISO 15961

ISO 15962

ISO 15963

ISO 18000-4

Безконтактні мітки для логістики, ідентифікації товарів зі збільшеною дальністю

Для НВЧ систем ідентифікації в Європейських країнах виділено частотний діапазон 866-869 МГц. Радіус взаємодії мітки і зчитувача в межах 2 - 8 метрів. Системи характеризуються високою швидкість передачі даних. Тому НВЧ системи ідентифікації найбільш підходять для транспортної та складської логістики. З іншого боку для роботи мітки потрібна велика потужність приемопередающей базової станції. У випадку ідентифікації об'єктів з непрозорих матеріалів для електромагнітних хвиль застосовують особливі конструкції міток.

Залежно від частотного діапазону, системи радіочастотної ідентифікації використовують різні способи взаємодії мітки і зчитувача, методи модуляції та кодування даних.

Крім відомих стандартів ISO, широке поширення і популярність отримали стандарти EPC Global. У стандартах EPC Global виділені наступні класи.

Клас 0. Група пасивних міток для ідентифікації об'єкта. Ці мітки містять тільки, так званий, «електронний код продукту» (Electronic Product Code, EPC) у неизменяемом вигляді і використовує перевірку CRC для виявлення помилок.

Клас 1. Група пасивних міток з функціональними можливостями. Ця велика група міток містить всі мітки, які мають будь-які додаткові функції, що відрізняють їх від першої групи. Прикладом таких функції можуть бути перезаписуваний EPC, шифрування даних і т.п.

Клас 2. Група «напівпасивно» позначок. До цієї групи були віднесені всі мітки, які використовують додатково джерело живлення. При цьому основним джерелом живлення повинна бути випромінювана зчитувач енергія.

Клас 3. Група активних міток. Ці мітки містять вбудований джерело живлення, що повністю забезпечує мітку необхідною енергією незалежно від зчитувача.

Клас 4. Група активних міток. Ці позначки не тільки містять вбудований джерело живлення, але і набір певної логіки, що дозволяє мітці обмінюватися даними з такою ж міткою або звичайним зчитувачем.

Найбільш перспективними сьогодні є системи, які використовують новітній НВЧ протокол Generation 2, запропонований організацією зі стандартизації EPCglobal. Generation 2 являє собою концепцію з поліпшеними якостями і стандартами роботи, такими як функціонування декількох зчитувачів в безпосередній близькості один від одного, відповідність усім нормам світових регулюючих органів, високий рівень якості счітиваемості міток, висока швидкість зчитування, можливість багаторазового запису інформації на мітки і підвищений рівень безпеки. Даний протокол повністю відповідає існуючим вимогам.

1.5 Актуальність ПАР-пристроїв. Висновки

Таким чином ми з'ясували, що переваги RFID систем роблять можливим застосування її в різних сферах торгівлі, виробництва, логістики та безпеки:

  1. системи контролю та управління доступом;

  2. управління виробництвом і технологічними циклами;

  3. бездротові платіжні системи;

  4. облік та контроль вантажних перевезень;

  5. автоматизація складування;

  6. електронна маркування товарів у торгівлі;

  7. електронна маркування книг у бібліотеках.

Для наочного прикладу того, що РЧІД-мітки на ПАР здатні скласти конкуренцію чипових мітках, зробимо порівняння найбільш яскравих представників кожного класу, представивши їх характеристики у вигляді таблиці 1.3.

Таблиця 1.3 - Порівняльна характеристика пасивних РЧІД-міток, що працюють в діапазоні частот 850 - 960 МГц

Найменування

ESCOR-SAW [1 0]

RI-UHF - 00C02-03G2 [1 1]

Виробник

ТОВ «ВПФ ПІК» (Росія)

T. Instruments (США)

Вид

Мітка на ПАР

Мітка на основі чіпа

Розміри

200x300

95,25 x 38,1

Робоча температура

від -100 до 300 0 С

-40 ... +65 0 С

Дальність зчитування

До 10 м

До 7 м

Ємність даних

До 96 біт

До 96 біт

Термін використання

Більше 10 років

До 10 років

Радіаційна стійкість

До 5 Мрад

Вихід з ладу

З усього вищевикладеного визначимо можливі сфери застосування міток на ПАР:

1) Системи управління і контролю для транспортних засобів.

2) Облік та реєстрація автомобільних, залізничних і морських контейнерів.

4) Електронний номер (паспорт) транспортного засобу.

8) Безконтактні датчики тиску, температури і т.п

Всі перераховані вище сфери застосування транспондерів на ПАР за своєю суттю є найбільш вимогливими до умов експлуатації систем радіочастотної ідентифікації і, що не менш важливо, до надійності вироби, чого не може забезпечити чіпова мітка.

Таким чином, проектована мітка повинна забезпечити максимально можливу дальність зчитування, оптимальну конструкції, велику ємність даних і, разом з цим, низьку вартість. Крім того, необхідно передбачити таку конструкцію, яка б мала незначні втрати сигналу при зчитуванні, а так само можливість зчитування в поле дії рідера декількох міток подібного типу. Все це буде визначатися технологією виготовлення, точністю розрахунків і правильним підбором матеріалів.

2. Основна частина

    1. Вибір вихідних матеріалів

      1. Основні вимоги до матеріалів підкладок пристроїв на ПАХ

У пристроях на ПАР в якості матеріалу підкладки, як правило, використовуються п'єзоелектрики. Це пов'язано зі способом збудження звукових хвиль за допомогою зустрічно-штирьових перетворювачів [12].

Перерахуємо найбільш важливі характеристики матеріалів для пристроїв на ПАХ:

Квадрат коефіцієнта електромеханічного зв'язку (КЕМС) - дає кількісний опис п'єзоелектричного ефекту. Він визначає співвідношення між електричною і механічної енергіями в п'єзоелектриків.

Даний параметр визначають експериментально шляхом зміни часу поширення ПАР між вхідним і вихідним ВШП до і після нанесення на вільну поверхню між перетворювачами металевої плівки.

Такі найбільш важливі характеристики пристроїв на ПАР, як відносна ширина смуги пропускання і вносяться втрати, можуть бути представлені у вигляді явних функцій КЕМС. При заданому рівні внесених втрат матеріал з великим значенням КЕМС дозволяє реалізувати більш широкосмугове пристрій.

Температурний коефіцієнт затримки (ТКЗ) - відносна зміна часу затримки, відповідне зміни температури на один градус. Значення ТКЗ визначають експериментально шляхом вимірювання температурної залежності частоти автогенератора з лінією затримки на ПАР.

Зазвичай матеріали з великим значенням КЕМС мають гіршу температурну стабільність (тобто більші значення ТКЗ). Велике значення КЕМС показує, що механічні властивості більш чутливі до змін температури.

Очевидно, що при жорстких вимогах до температурної стабільності пристроїв краще використовувати матеріали з малим значенням ТКЗ.

Швидкість ПАР. З цим параметром пов'язані такі технічні характеристики пристроїв, як робочі частоти і габаритні розміри. Швидкість ПАР залежить від щільності матеріалу, його пружних та п'єзоелектричних властивостей і від стану поверхні. Для ефективного збудження акустичної хвилі і її віддзеркалення від відбивних структур просторовий крок топологічних елементів повинен бути дорівнює довжині такої хвилі.

Слід зазначити, що фазові швидкості ПАР на вільній і металізованої поверхні різні. Швидкість на металізованої поверхні менше. Це викликано, перш за все, закорочування електричної складової поля і призводить до зміни характеристик акустичної хвилі.

З точки зору підвищення робочих частот найбільш переважніше матеріали з великим значенням швидкості. Лінійні розміри пристроїв також пов'язані з довжиною хвилі. Вони на практиці становлять величину порядку 100 довжин хвиль. Отже для низькочастотних приладів на ПАР (частоти менше 10-100 МГц) необхідно вибирати матеріали з низькою швидкістю поширення (1000-2000 м / с).

Рівень втрат енергії при поширенні ПАР (коефіцієнт загасання). Його визначають за допомогою залежності:

B M = α M f + β M f 2, (2.1)

де α M і β M - коефіцієнти, що характеризують втрати засчет повітряної навантаження і вязкостних властивостей матеріалу, f - частота, Ггц.

Дана залежність отримана теоретично і підтверджена експериментально для різних матеріалів і з зрізів. Перший доданок вносить свій внесок лише в тому випадку, якщо кристал знаходиться в повітрі або інертному газі і дорівнює нулю в вакуумі. Другий доданок обумовлено взаємодією ПАР з коливаннями кристалічної решітки.

При проектуванні Акустоелектронні пристроїв, що працюють на частотах менше 50 - 100 МГц втратами на поширення хвиль найчастіше нехтують. У той же час, на високих частотах вони вносять вагомий вклад і обов'язково повинні бути враховані при виборі матеріалу для АЕУ.

На малюнку 2.1 зображено залежність величини внесених втрат в залежності від частоти роботи пристрою для деяких матеріалів.

Рисунок 2.1 - Залежності внесених втрат від частоти при поширенні ПАР на поверхні монокристалів ніобіту літію, лангасіта, ортофосфату галію.

Згасання ПАР також істотно залежить від стану поверхні підкладки Отже в процесі виготовлення АЕУ підкладки звукопроводу повинні бути ретельно відшліфовані і очищені. Крім того загасання ПАР зменшується і при охолодженні матеріалу.

Параметри дифракції. Як і в оптичних структурах, в приладах акустоелектроніки спостерігається явище дифракції звукової хвилі (рисунок 2.2). Це призводить до розбіжності пучка ПАР та втрати частини енергії хвилі. Найбільшому впливу дифракції схильні пристрої з аподизованою перетворювачами (перетворювачі зі змінною величиною перекриття електродів).

Рисунок 2.2 - Дифракція пучка ПАР

Так як монокристали анізотропні та їх характеристики акустичних хвиль залежать від обраного напрямку розповсюдження, то картина дифракції в них ускладнюється у порівнянні з ізотропними матеріалами. Швидкість ПАР при різних напрямках різна, що призводить до збільшення або зменшення расходимости пучків. Останній ефект називається автоколлімаціей, Вона призводить до зменшення дифракційних втрат і особливо важлива в лініях затримки з великим часом затримки і в пристроях з протяжними електродними структурами. Ступінь дифракції для кожного конкретного п'єзоелектричного матеріалу фіксована. У монокристалах вона оцінюється параметром анізотропії γ. Величина і знак визначають ступінь дифракції поверхневих хвиль. В ізотропному середовищі γ = 0; при γ> 0 дифракційні втрати більші, ніж в ізотропному середовищі, при γ <0 втрати менше, ніж в ізотропному середовищі. Якщо γ = -1, в анізотропному середовищі спостерігається автоколлімація, при якій розширення акустичного пучка мінімальне або відсутній. Наведемо значення параметрів анізотропії і величини кута відхилення потоку енергії для деяких матеріалів.

Таблиця 2.1 - Значення параметра анізотропії γ та величини кута відхилення потоку енергії для деяких матеріалів акустоелектроніки

Матеріал

Хімічна формула

Орієнтація пластини і напрям поширення ПАР

Параметр анізотропії γ

Кут відхилення потоку енергії φ, 0

Кварц

SiO 2

YXl / 42 0 45 '(0 0; 132 0 45'; 0 0)

0,378

0

Ніобат літію

LiNbO 3

YZ

-1,08

0



41,5 0 - YX

-0,45

0

Танталат літію

LiTaO 3

YZ

-0,211

0

Германат вісмуту

Bi 12 GeO 20

(001), [100]

-0,304

0

Берлін

ALPO 4

(90, 90; 80,4 0)

0,901

0

У міру віддалення від випромінювача змінюються і профілі інтенсивності ПАР. Як і в класичній оптиці можна ввести безрозмірний параметр Френеля.

,

де λ - довжина хвилі; D - відстань від перетворювача до точки спостереження; H - апертура перетворювача

Значення F <1 відповідає зоні Френеля (або ближній зоні). У цій зоні спостерігається чітко виражений акустичний промінь і його енергія зосереджена в смузі, «освітлюваної» апертурою перетворювача. Значення F> 1 відповідає зоні Фраунгофера (або дальній зоні), в якій акустичний промінь «розвалюється». Очевидно, що для того щоб вся акустична енергія, випроменена вхідним перетворювачем, була прийнята вихідним, перетворювачі повинні бути розташовані в ближній зоні один щодо одного.

Величина кута відхилення потоку енергії

Якщо напрямок розповсюдження ПАР не співпадає з так званим напрямом чистої моди (її кутове положення задається кутом ψ 0), то спостерігається відхилення потоку енергії від напрямку поширення на кут φ (рисунок 2.3). Кут φ визначається співвідношенням:

φ = γ (ψ - ψ 0)

де γ - Параметр анізотропії; ψ - кут, що визначає напрям розповсюдження хвилі.

Бажано вибирати матеріали з φ = 0, але ця умова не завжди здійснимо. У такому випадку керувати відхиленням потоку енергії можна засчет зміни положення елементів один щодо одного.

Малюнок 2.3 - Схематичне представлення профілів ПАР при їх розповсюдженні по монокристаллической підкладці

Втрати, викликані відхиленням потоку енергії істотні і можуть досягати 2-6 дБ.

У висновку сформулюємо загальні вимоги до ідеального матеріалу:

- Великий КЕМС;

- Низька швидкість ПАР;

- Низький рівень втрат;

- Наявність напрямків з нульовим ТКЗ;

Надалі при виборі матеріалу звукопровода будемо керуватися даними вимогами.

2.1.2 Вибір матеріалу підкладки (звукопровода)

У таблиці 2.2 в якості порівняльної характеристики наведені основні параметри матеріалів акустоелектроніки.

Таблиця 2.2 - Основні параметри матеріалів підкладок

Матеріал

Хімічна формула

Орієнтація пластини і напрям поширення ПАР

Швидкість ПАР, м / с

Квадрат КЕМС, до 2,%

ТКЗ

10 -6 / ○ З

Кварц

SiO 2

YXl / 42 ○ 45 '(0 ○; 132 ○ 45', 0 ○)

3158

0.11

0



37 ○ - Y

5094

0.1

0



YX

3159

0.19

-24

Ніобат літію

LiNbO 3

YZ

3488

4.5

94



128 ○ - YX

3980

5.3

75



ZXl / 4 1 ○ 30 '

3999

5.54

72



ZXb / 4 1 ○ 30 '

3503

5.36

96



41,5 ○ - YX

4000

5.54

72

Танталат літію

LiTaO 3

36 ○ - YX

4220

6.6

30



ZY

3329

1.18

-52



ZYs / 112 ○

3295

0.72

-



YZ

3230

0.66

35



YX

3148

0.075

49



77.1 ○ - YZ

3254

0.72

35

Германат вісмуту

Bi 12 GeO 20

(001), [100]

1681

1.36

115



(111), [110]

1708

1.69

115

Лангасіт

La 3 Ga 5 SiO 14

(0; 140; 24 ○)

2736.7

0.37

-0.06



(90: 40; -6 ○)

2535

0.44

-19



(0; 138,5; 26.6 ○)

2740

0.44

-

Лангатат

La 3 Ga 5. 5 Ta 0.5 O 14

XZ

2292

0.0589

-40.6



(0, 2, 90 ○)

2210,6

0.423

64.5

Ланганіт

La 3 Ga 5. 5 Nb 0.5 O 14

(30, 90, 90 ○)

2376

0.172

-45.5

Берлін

ALPO 4

(0; 80,4, 0 ○)

2751

0.63

0



(90, 90; 80,4 ○)

2717

0.22

0



(90, 90; 168.7 ○)

2926

0.49

0

Арсенід галію

GaAs

(100), [110]

<2841

<0.06

35



(110), [100]

2822

0.016


Тетраборату літію

Li 2 B 4 O 7

45 ○ - YZ

3391

1.0




(90, 90, 90 ○)

3510

1.2

9

Ортофосфат галію

GaPO 4

(0; 110; 0 ○)

2330

0.5

0



(9 0, 5, 0 ○)

2501

0.3




(0; 54; 5; 0 ○)

2342

0.3

0

SNGS

Sr 3 NbGa 3 Si 2 O 14

(0, 0, 90 ○)

2835.8

0.628

-98.9

STGS

Sr 3 TaGa 3 Si 2 O 14

(0, 0, 90 ○)

2733.1

0.562

-73.1

CTGS

Ca 3 TaGa 3 Si 2 O 14

(0, 0, 90 ○)

2771.6

0.362

-37.1

CNGS

Ca 3 NbGa 3 Si 2 O 14

(0, 0, 90 ○)

2906.2

0.261

-52.0

В якості матеріалу підкладки виберемо монокристал ніобіту літію. Як видно з таблиці 2.2 даний матеріал володіє досить великим коефіцієнтом електромеханічного зв'язку, що дозволить реалізувати широкосмугове пристрій. На малюнку 2.1 наочно проілюстровано той факт, що величина внесених втрат на частотах до 1 ГГц в даному матеріалі не перевищує 0,5 дБ / мкс. Отже проектована пристрій буде працювати з мінімальними втратами. До того ж, ніобат літію володіє прийнятними швидкостями поширення ПАР в діапазоні 3000-4000м / с. Значення швидкості, необхідні для пристрою, що працює за принципом лінії затримки на частотах більш 100МГц, укладаються в даний інтервал. З огляду на те що п'єзоелектричні матеріали анізотропні, то важливий стає не тільки сам обраний матеріал, але і його зріз і напрям поширення акустичних хвиль. Найбільш підходящим зрізом для обраного монокристала ніобіту літію є зріз YZ, так як він володіє в цьому напрямку нульовим кутом відхилення потоку енергії φ і параметр анізотропії γ близький до -1 (таблиця 2.1). Це означає, що буде забезпечена висока спрямованість пучка ПАР.

2.1.3 Вибір матеріалу для металізації поверхні

Як і для матеріалів звукопроводу Акустоелектронні пристроїв, для провідного покриття також існують певні вимоги:

  1. Мінімальна електричний опір;

  2. Висока адгезія;

  3. Однорідність за структурою, складом, товщині;

  4. Корозійна стійкість;

  5. Хороша розчинність в травителей;

  6. Технологічність;

  7. Стабільність основних фізико-хімічних властивостей від партії до партії.

Додатковими вимогами є:

  1. Мале відмінність акустичних опорів матеріалу металізації і звукопровода;

  2. Низька питома щільність щоб уникнути сильних відображень;

  3. Слабкі дисперсійні властивості.

У таблиці 2.3 зазначені акустичні та дисперсійні властивості обраного в якості матеріалу звукопровода ніобіту літію

Таблиця 2.3 - Акустичні та дисперсійні властивості ніобіту літію зрізу YZ і матеріалів металізації

Матеріал


Питомий електричними

дещо опір × 10 6 Ом · см

Щільність ρ, г · см -3

Акустичний опір Z, × 10 6, г · см -2 с -1

Коефіцієнт дисперсії

γ д

Ніобат літію

-

4.7

16.4

+0.06

Алюміній

2,7

2,7

7,15


Ніобат літію

-

4.7

16.4

-0,46

Срібло

1,63

10,5

15,2


Ніобат літію

-

4.7

16.4

-1,05

Золото

2,3

19,3

22,0


При виготовлення пристроїв на ПАХ для металізації широко використовуються алюміній, срібло, золото, іноді мідь із захистом нікелем. У таблиці 4 наведені акустичні та дисперсійні властивості ніобіту літію в поєднанні з різними типами металевого покриття.

Для фільтрів на ніобіті літію відображення за рахунок невідповідності акустичних опорів матеріалів звукопровода і покриття мінімальні при використанні срібла, але при цьому великі дисперсійні спотворення і збільшується складова коефіцієнта відбиття від кордонів електродів через зростання навантажувальної маси. Дешевизна алюмінію і можливість отримання низького опору плівкових провідників, робить даний найбільш придатним для нашого пристрою.

    1. Розрахунок основних елементів мітки

2.2.1 Вибір приймально-передавального ВШП

Основним конструктивним елементом будь-якого Акустоелектронні пристрою на ПАР є перетворювач. Найбільш простим і ефективним способом прийому і збудження ПАР є використання ВШП. Існує безліч різних конструкцій таких перетворювачів. Найбільш оптимальним рішенням є односпрямований ВШП, так як він забезпечує поширення пакета ПАР лише в одному напрямку, і тим самим втрати на перетворення електромагнітного сигналу в поверхневі акустичні хвилі мінімальні. Розглянемо типові конструкції односпрямованих ВШП.

На малюнку 2.4 зображений односпрямований ВШП, одна з половин якого зміщена на половину довжини хвилі і служить відбивачами для зворотного ПАР. Основною перевагою даного перетворювача є високочастотні. Оскільки для підвищення ефективності відображення потрібна велика кількість електродів, цей тип перетворювачів є вузькосмуговим з великим рівнем бічних пелюсток.

Вирішити ці проблеми дозволяє модифікований односпрямований ВШП (рисунок 2.5). Проте верхня гранична частота такого перетворювача нижче в 2 рази.

Малюнок 2.5 - Модифікований односпрямований ВШП

Ефективність порушення ПАР залежить від ширини електродів, тому, змінюючи ширину електродів вздовж напрямку поширення звукової хвилі (рисунок 2.6), можна рівномірно зважити перетворювач, відповідно до вказаної імпульсною характеристикою. Цей метод зважування може розглядатися як широтно-імпульсна модуляція сигналу. Основним недоліком цього методу зважування є чутливість до технологічних погрішностей і вимога до високої роздільної здатності фотолітографії при виготовленні. Крім того, діапазон зважування амплітуд парціальних хвиль дуже малий і не перевищує 2,5:1, що істотно обмежує клас реалізованих частотних характеристик.

Малюнок 2.6 - Односпрямований ВШП зі зважуванням ширини електродів

Даний перетворювач забезпечує однорідність звукового пучка по апертурі.

Пропонується використовувати наступний односпрямований перетворювач (рисунок 2.7). Він володіє перевагою попереднього, але разом з цим усуває істотний недолік - високі вимоги до роздільної здатності фотолітографії, а отже і неможливість виготовлення високочастотного пристрою через наявність міжелектродних зазорів рівних l / 8. Це досягається тим, що в перетворювачі, що містить звукопровод, на робочій поверхні якого розташовані елементарні секції, що містять протифазні електроди й відображають електроди, ширини електродів першої фази обрані рівними l / 4 і l / 2 відповідно і розташовані з періодом 2 l, а між ними розташовані електроди протилежної фази і відображають електроди шириною l / 4 з періодом 2 l таким чином, що найближчими електродами для них є електроди першої фази, всі зазори виконані рівними 3 l / 16, l - довжина ПАР на середній частоті перетворювача [13].

1 - Електроди першої фази; 2 - електроди другої фази; 3 - відбивач.

Малюнок 2.7 - Односпрямований ВШП з внутрішніми відбивачами.

Перетворювач містить п'єзоелектричний електроди першої фази 1 з ширинами електродів l / 4 і l / 2 відповідно з періодом 2 l, між ними розташовані електроди протилежної фази 2 і відображають електроди 3 з ширинами l / 4 і періодом 2 l. Міжелектродні зазори 5 виконані рівними 3 l / 16.

При подачі електричного сигналу на протифазні електроди 1 і 2 в підкладці порушуються ПАР, які поширюються в протилежні сторони від парціальних зустрічно-штирьових перетворювачів (ВШП), утворених широким (l / 2) і вузьким (l / 4) електродами першої фази 1 і електродом 2 протилежної фази, що знаходяться між ними. ПАР відображаються парціальними ВШП освіченими вузьким і широким електродами першої фази 1 і відображає електродом 3, що знаходяться між ними. Відстань між центрами відображають парціальних ВШП, що знаходяться праворуч і ліворуч від випромінюючого ВШП рівні 7 l / 8 і 9 l / 8 відповідно. При відображенні від ВШП з трьома штирями змінює ПАР фазу на p / 2. Тоді фаза відбитої праворуч ПАР дорівнює 3 p, а ліворуч - 4 p, тобто відображена зліва ПАР знаходиться в протифазі з випромененої ПАР, а праворуч - у фазі. Так як відбивні парціальні ВШП розташовані з періодом 2 l, то все відображені ПАР будуть складатися в фазі і при деякому числі відбивачів амплітуда ПАР, що знаходяться в протифазі з випромінюванням ПАР стане близька до їх сумарної амплітуді, що призведе до переважного випромінювання ПАР вліво, т. е. до однонаправленої режиму. Так як коефіцієнт відбиття від відбивних парціальних ВШП з числом електродів рівним трьом (Nk 2 еф <<w 0 C T, З Т - статична ємність парціального ВШП, k 2 еф-квадрат коефіцієнта електромеханіческрой зв'язку, w 0 = 2 p f 0, f 0 - середня частота перетворювача) дорівнює 4 k 2 еф / p, то число відображають парціальних ВШП одно M ³ p / (4 k 2 еф).



      1. Розрахунок основних параметрів приймально-передавального ВШП

Для здійснення подальших розрахунків необхідно задатися початковими параметрами і вибрати частоту акустичного синхронізму ВШП.

Нехай мінімальна відстань між відбивними ВШП становить 15мкм. Знаючи швидкість поширення звуку на підкладці ніобіту літію і квадрат коефіцієнта електромеханічного зв'язку, можна наближено обчислити швидкість поширення ПАР на металізованої поверхні:

k 2 = 2 Δ V / V = 2 (V - V m) / V,

де V - швидкість ПАР на вільній поверхні; V m-швидкість ПАР на металізованої поверхні; k 2 - квадрат коефіцієнта електромеханічного зв'язку.

Тоді відповідно до виразу (2.4):

V m = V - k 2 V / 2 = 3488-0.045 * 3488 / 2 = 3409,52 (м / с)

Знаючи швидкість поширення звукової хвилі і мінімальна відстань між відбивачами можна обчислити час затримки імпульсу:

τ з = S / V ПАР = 15 * 10 -6 / 3409,52 = 4,40 (нс),

де V ПАР - швидкість звуку на підкладці з урахуванням металізації (для ніобіту літію V ПАР = 3409,52 (м / с).

Частоту акустичного синхронізму будемо обчислювати виходячи зі співвідношення:

f 0>> 1 / (τ з + τ і)

де τ і - тривалість імпульсу.

У свою чергу необхідне виконання умови, при якому τ з>> τ і. Припустимо, що достатнім буде наступне співвідношення τ і = 3 τ з. Тоді:

τ і = 3 * 4,40 = 13,20 (нс).

Таким чином, можна обчислити частоту акустичного синхронізму:

f 0>> 1 / 13,20 * 10 -9 = 75,76 (МГц).

Виходячи з позиції розрізнення імпульсу, виберемо частоту, в 12 разів перевищує отриману. Отже f 0 = 909 МГц.

Період ВШП буде дорівнює:

L ВШП = λ = V ПАР / f 0 = 3409.52/909 ∙ 10 6 = 3 / 75 (мкм).

Обчислимо n кількість періодів N 2, що забезпечують ефективну роботу перетворювача:

.

З урахуванням того, що електроди розташовані через 2 періоди ВШП, то

N 2 = 8.

Число відображають парціальних ВШП:

M = = 17.

Апертуру всіх ВШП приймемо рівною:

W ВШП = (10-200) λ = 80 λ = 300 (мкм).

Так як парціальні відбивачі розташовуються через дві довжини ПАР, то смуга пропускання ВШП:

Δ f = f 0 / 2М = 909 МГц/34 = 27 (МГц).

Провідність ВШП визначається формулою виду:

Y ВШП = Ga + j (Ba + w C T)

де Ga - активна складова провідності випромінювання ВШП;

Ba - реактивна складова провідності випромінювання ВШП;

C T - статична ємність ВШП;

w = 2 p f.

Причому значення Ba і Ga визначаться за формулами [14]:

(2.7)

(2.8)

де = 5.568 * 10 -13 Ф;

;

З 2 = 465 пФ / м (ємність пари електродів, знаходиться за довідником для ніобіту літію)

На центральній частоті виконується умова:

Величина Ba пренебрежимо мала в порівнянні з ємнісної складової. Тоді вхідна провідність ВШП в комплексній формі буде мати вигляд:

Y ВШП = Ga + j w C T = 2,915 * 10 -3 + j 6,36 * 10 -3.

Для подальших розрахунків необхідно також обчислити вхідний опір. У комплексному вигляді воно буде записуватися як:

R = 1 / Y ВШП = 59,5 - j 130.

      1. Вибір і розрахунок відбивачів

В якості відбивачів пропонується використовувати двонаправлені ВШП, з періодами і апертурою, рівними періоду і апертурі приймально-передавального ВШП (рисунок 2.8) замість традиційних відображають смужок (канавок). Даний вибір диктується можливістю варіювання в широких межах коефіцієнта відображення кожного відбивачі і, крім того, можливість реалізації частотної вибірковості мітки в межах смуги пропускання.

Малюнок 2.8 - Двонапрямлені ВШП у складі відбивача

На початковому етапі розрахунків обчислимо максимальний коефіцієнт відбиття від відбивача з двох ВШП.

де M - число періодів в обох частинах відбивача, k 2 - квадрат коефіцієнта електромеханічного зв'язку.

У той же час необхідно виконання умови:

де N-число періодів в одному з ВШП відбивача.

Для виконання цієї умови візьмемо 1 період ВШП. Коефіцієнт електромеханічного зв'язку для підкладки ніобіту літію зі зрізом у напрямку Y, X постійний і дорівнює в відносних одиницях 0,053. Тоді:

Умова виконується.

Отже число періодів в обох частинах відбивача буде дорівнює 2 і максимальний коефіцієнт відбиття буде дорівнює:

Для оптимальної кодування даних і з урахуванням загасань в металевій плівці обмежимося числом відбивачів N = 20.

Розрахуємо відстані α i між парціальними ВШП і коефіцієнт відбиття k i. Отримані дані занесемо в таблицю 2.4.

,

,

i = 0,1,2 .... N, де N - число відбивачів, -Коефіцієнт відбиття від відбивача з двох ВШП, λ 0 - період, а M - число періодів в обох частинах відбивача, k 2 - квадрат коефіцієнта електромеханічного зв'язку.

Відбивач складається з 2-х половинок, зсунутих один щодо одного на відстань α i. У цьому випадку ПАР, відбиті від кожної половинки відбивача, приходять на приймально-передавальний ВШП із зсувом фаз, визначеним відстанню між однаковими частинами відбивача і сумарна амплітуда ПАР визначається виразом:

де - Амплітуда ПАР, падаючої на відбивач, - Коефіцієнт відбиття від i-того відбивача, f - Частота, - Довжина ПАР, - Відстань між половинками в i-тому відбивачі.

Щоб віддзеркалених від сусідніх відбивачів ПАР не спотворювали відображену імпульсну послідовність, відбивачі виконуються з малим коефіцієнтом відбиття (не більше 0,1-0,15). У цьому випадку віддзеркалених ПАР по амплітуді будуть майже на порядок менше, ніж відображені ПАР, які падають на відбивачі від приймально-передавального односпрямованого ВШП. Тому відбивачі, виконані у вигляді ВШП, повинні містити мале число електродів, щоб коефіцієнт відбиття від них не перевищував вищевказаної величини. Необхідно враховувати, що ПАР, які падають на наступний відбивач, будуть по амплітуді дещо менше, ніж ПАР, які падають на попередній відбивач, тому що при кожному відбитті частина енергії ПАР іде у відбитий сигнал і амплітуда ПАР у міру поширення в системі відбивачів убуває. Отже, в міру віддалення від приймально-передавального ВШП, амплітуди відбитих ПАР убувають, а імпульси в відбитої послідовності мають різну (убуваючу) амплітуду. Щоб цього не відбувалося, коефіцієнт відображення зменшується в міру віддалення від приймально-передавального ВШП. Це досягається тим, що відбивні ВШП виконані з двох однакових частин, зсунутих відносно один одного на відстані а i, яке залежить від номера відбивача, який починається від приймально-передавального ВШП

Задамо крок зміни величини α i рівним 1,6 мкм виходячи з роздільною здатності звичайної контактної фотолітографії, яка буде застосовуватися в подальшому при кодуванні даних безпосередньо в процесі виготовлення мітки. Також мається на увазі наявність усіх відбивачів на підкладці, що відповідає двійкового коду: 11111111111111111111. Припустимо, що потужність прийнятого міткою сигналу 100 мвт (максимально допустима потужність передачі сигналу радіочастотного діапазону) без урахування втрат на поширення електромагнітної хвилі в просторі. При цьому враховані всі можливі втрати, що вносяться як самим приймально-передавальним ВШП, так і антеною (п 2.3.4). Зробимо розрахунок і занесемо отримані значення в таблицю 2.4

Таблиця 2.4 - Результати розрахунку

Номер відбивача

Значення α i, мкм

Коефіцієнт відображення k i

Сумарна амплітуда, мВт

0

3,75

0,115

4,83

1

5,35

0,102

3,75

2

6,95

0,102

3,39

3

8,55

0,101

2,98

4

10,15

0,1

2,6

5

11,75

0,098

2,26

6

13,35

0,095

2

7

14,95

0,093

1,67

8

16,55

0,09

1,43

9

18,15

0,086

1,21

10

19,75

0,082

1,03

11

21,35

0,078

0,85

12

22,95

0,074

0,71

13

24,55

0,069

0,59

14

26,12

0,063

0,48

15

27,75

0,058

0,38

16

29,35

0,052

0,29

17

30,95

0,046

0,22

18

32,55

0,039

0,16

19

34,15

0,032

0,11

З таблиці 2.4 видно, що коефіцієнт відбиття, як і сам сигнал практично лінійно зменшується у міру поширення від приймально-передавального ВШП.

2.2.4 Конструкція мітки

На малюнку 2.9 зображена конструкція пропонованої мітки на ПАР.

Малюнок 2.9 - Конструкція РЧІД-мітки на ПАР

2.2.5 Кодування даних

Визначимо мінімальну тривалість зчитування імпульсу:

Τ і. хв = 1 / Δ f = 1 / 27 * 10 6 = 37 (нс).

Відстань між відбитими імпульсами має дорівнювати подвоєною тривалості зчитувального імпульсу (74 нс), що дозволяє легко розрізнити відображені імпульси на імпульсному відгуку від радіочастотної мітки:

R = V ПАР * 2 Τ і. хв = 3409.52 * 74 * 10 -9 = 252,3 (мкм)

Візьмемо найпростіший спосіб кодування даний включенням-виключенням імпульсу. У цьому випадку наявність відбивача на заданому фіксованому проміжку буде сприйматися як 1, відсутність як 0. Покажемо також можливість одночасного опитування декількох міток при пересуванні масиву відбивачів на відстань від 1 до 10 мм. Зобразимо це в вигляді діаграми, представленої на малюнку 2.10.

Малюнок 2.10-часова діаграма положення відбивачів при переміщенні масиву щодо приймально-передавального ВШП

Таким чином, як видно з діаграми, є можливість виключити накладення сигналів переміщенням масиву відбивачів щодо приймально-передавального ВШП при одночасному опитуванні відразу декількох міток.

2.2.6 Визначення габаритних розмірів проектованої мітки

Визначаємо довжину звукопровода [15].

L д = L вх + L отр + L 1 + 2 L 2

де L вх - довжина вхідного перетворювача; L отр - довжина масиву відбивачів; L 1 = 1 ... 10 мм - відстань між приймально-передавальним ВШП і першим відбивачем масиву; L 2 = 5 ... 10 мм - відстань між крайнім електродом перетворювача і торцевою гранню звукопровода.

Довжина вхідного перетворювача:

L вх = 17 * 18/16 λ +16 * 10/16 λ = 71,72 +37,5 = 109,22 (мкм).

Довжина масиву отаражателей:

L отр = Σ a i + (20-1) R = 5172,67 (мкм).

Тоді:

L д max = 109,22 +5172,67 +10000 +5000 = 20282 мкм ≈ 20,3 (мм).

Ширина звукопровода, мм:

L ш = W вх + 2 (L 3 + L 4) = 0,3 +2 (5 +0,00093) = 10,3.

де L 3 = 5 ... 10 мм - відстань між загальною шиною решітки перетворювача і поздовжньої гранню звукопровода; L 4 = 2 d - ширина загальної шини решітки перетворювача.

Товщина звукопровода вибирається близько 20 λ для зменшення впливу об'ємних хвиль. У нашому випадку товщина звукопровода становить 75 мкм.

    1. Технологічні етапи виготовлення РЧІД-мітки на ПАР

2.3.1 Стадія попередньої обробки поверхні підкладок

При шліфуванні робочої поверхні звукопроводу використовується асимптотичний метод, тобто послідовна обробка все більш дрібними корундовими шліфпорошків. Шліфування починається порошками № 25 і № 3, а потім мікропорошками М20, М10 і М5. Це дозволяє отримати чистоту поверхні близько 10 і глибину порушеного шару монокристала 5-7 мкм [16].

Обробка звукопроводу діаметром 76 мм виробляється вільним абразивом по груповому методу на шліфувальному верстаті планетарного типу. Під час процесу можливий також активний контроль товщини за допомогою вимірювання інтенсивності пьезошумов.

Полірування робочої поверхні звукопроводу з ніобіту літію виробляється на полірувальних верстатах типу В1М3.105.001 з використанням на початковому етапі алмазної пасти АСМ 715 або АСМ 5 / 3, на кінцевому етапі алмазною пастою АСМ 1 / 10.

      1. Попереднє очищення підкладок ніобіту літію

Для отримання хорошої адгезії і возпроізводімості електрофізичних властивостей наносяться на підкладку електродів, поверхня звукопровода повинна бути піддана ретельному очищенню. Спосіб очищення багато в чому залежить від вибраного методу подальшої металізації.

Стадія попереднього очищення підкладок ніобіту літію складається з наступних етапів [17].

Етап 1: промивка в трихлоретиленом (близько 10 хвилин).

Етап 2: промивка в ацетоні (близько 10 хвилин).

Етап 3: промивка в метанолі та воді.

Етап 4: занурення в суміш з трьох частин води, однієї частини концентрованої лугу NH 4 OH і однієї частини 30% - іншої нестабільної перекису водню H 2 O 2 на 10 хвилин при температурі 75 ○ С.

Етап 5: ультразвукова відмивання у ванні з миючим засобом при температурі 65 ○ С (приблизно протягом 10 хвилин).

Етап 6: відмивання від миючого засобу водою з питомим опором 18 МОм (при температурі 65 ○ С.

Етап 7: промивка в проточній воді, що має питомий опір 18 МОм протягом 30-60 хвилин при температурі 65 ○ С.

Етап 8: сушіння та оцінка кута змочуваності зразка.

Етап 9: повторна промивка у воді і просушування в потоці сухого азоту.

Етапи 1, 2 і 3 призначені для видалення легкорозчинних забруднень, а на етапі 4 - важкорозчинних. На етапі 5 використовується 1%-ний розчин основного миючого засобу технічної чистоти. Миючий засіб може містити іонні домішки, так як їх наявність не має значення для технології пристроїв на ПАР.

На етапі 8 оцінюється ступінь очищення поверхні за характером змочування поверхні зразків водою. Кут між поверхнею краплі води і поверхнею зразка більшою мірою залежить від забруднення поверхні. Для визначення цього кута зразок фторопластовим вакуумним пінцетом виймається з ванни з чистою водою. Так як вода і підкладка підігріті, вода швидко випаровується і стягується у напрямку від країв пластини до її центру. Якщо поверхня зразка вільна від забруднень, то поверхня води на межі розділу утворює гострий кут з поверхнею підкладки, і в тонкому граничному шарі води чітко видно інтерференційні кільця. В протилежному випадку поверхня води утворює з поверхнею зразка тупий кут і інтерференційні кільця не спостерігаються. Малі локальні забруднення призводять до різних значень кута на різних ділянках кордону.

      1. Остаточне очищення підкладок від забруднень

    Для остаточного очищення поверхні використовують розчин наступного складу: натрій вуглекислий - 6 г, тринатрий фосфат - 8 г, метасиликат натрію - 10 мл, змочувач ВП-10 - 3 мл, дистильована вода до 1 л.

    Підложки поміщаються у склянку з миючим розчином і нагріваються до 60 ± 5 ° С. Після цього проводиться обробка пластин в ультразвуковій ванні протягом трьох хвилин при тій же температурі. Потім проводиться промивка в нагрітій до 60 ° С деіонізованою воді і знову підкладки піддаються ультразвукової трихвилинної обробці, але вже в дистильованій воді при температурі 50 ° С. Для поліпшення якості очищення промивку в поді повторюють кілька разів. На завершення Звукопроводи кип'ятять в ацетоні протягом 3 хвилин. Сушіння здійснюється в парах ацетону на відстані 1,5 - 2 см над його поверхнею протягом 45 ± 15 с.

    Використання ультразвукової обробки дозволяє видалити з поверхні звукопроводу залишки мастил і мастик після шліфування й полірування.

    При промиванні підкладок і хімічній обробці застосовується сучасна установка хімічного очищення «Лада-М», використання якої дозволяє значно скоротити час проведення стадій попередньої і остаточної очищення підкладок. Вона має у своєму складі технологічний модуль змінюваної конфігурації, який містить ванни для хімічної очистки, стоп-ванну, ванни фінішної промивки. Блок подачі хімічних реактивів забезпечує автоматизовану дозовану подачу реактиви у ванни з блоків хімічної підготовки розчинів. Можлива також групова касетна обробка підкладок. Управління технологічним процесом та контроль задаються параметрів здійснюється за допомогою ЕОМ.

        1. Формування електродних структур

    Технологія виготовлення Акустоелектронні пристроїв на ПАХ зводиться до формування певної конфігурації металевих електродів і контактних шин. При цьому до якості структур висуваються жорсткі вимоги. Не допускаються обриви електродів, найнебезпечніші в області центрального пелюстки зустрічно-штирьовий структури. Не допускаються замикання електродів в зоні їх взаємного перекриття, поза цією зоною можливо наявність не більше трьох - п'яти дефектів типу «острівець», що замикає три-п'ять електродів перетворювача.

    Також не допускаються наскрізні подряпини або пори на електродах або контактних майданчиках, що витягають підкладку, а також некрізні подряпини або пори, зменшують перетин електродів або контактних майданчиків більш ніж на 50%. Не припустимо наявність сторонніх часток, що з'єднують будь-які два плівкових елемента структури і не видаляються за допомогою обдування очищеним газом, а також наявність між електродами окремих металізованих ділянок у вигляді крапок, що мають діаметр більше 50% зазору між електродами.

    Допуски на розміри контактних шин і майданчиків, а також на відстань між окремими перетворювачами складають 5-10 мкм, тобто можна порівняти з допусками на розміри елементів тонкоплівкових ІМС. Неспіввісність розташування втречно-штирьових структур щодо базової кромки звукопровода або щодо один одного допускається в межах ± (5-20) ".

    Допуски на розміри електродів ВШП майже на порядок жорсткіше допусків на не розміри елементів тонкоплівкових ІМС. Для отримання загасання бічних пелюсток АЧХ мітки до α б = (50-60) дБ задану ширину електродів необхідно витримувати з точністю не гірше ± (0,5-0,8) мкм, а довжину електродів і їхній крок - відповідно не гірше ± ( 0,5-1,2) і ± (0,2-0,5) мкм.

    Для формування зустрічно-штирьових структур, що відповідають перерахованим вимогам, можна використовувати ті ж методи, що і для отримання заданої конфігурації елементів ІМС за планарною технології: фотолитографию (з зазором, контактну, проекційну); голографію; променеву обробку (пучком іонів, променем лазера, рентгенівським променем, растрову і проекційну обробку електронним пучком) і т. д.

    В даний час найбільш перспективним методом для виготовлення елементів нанометрового розміру є наноімпрінтлітографія (НДЛ) з покрокової штампуванням в рідкий мономер з наступним його затвердінням УФ-випромінюванням [18]. Вибір даного процесу виготовлення зустрічно-штирьових структур багато в чому пояснюється мінімальними розмірами ширини електродів ВШП (λ / 4 ≈ 937 нм), а також необхідність точного дотримання міжелектродного відстані (у приймально-передавальному ВШП воно досягає до 3 / 16 λ ≈ 703нм). Крім того, вартість установки для НДЛ порівнянна з вартістю систем для контактної фотолітографії.

    НДЛ-процес проводиться з використанням твердих (на основі пластин кварцу) зазвичай однорівневих наноштампов з площею штампування (10х10 мм, 15х15 мм, 26х32 мм і 26х33 мм), що переміщуються по поверхні пластин діаметром до 300 мм, на яких негативний по відношенню до одержуваному на робочої пластині топологічний малюнок з розмірами елементів до 20 нм формується на одному рівні по висоті в шарах кварцу або плівках двоокису кремнію товщиною від 100 до 200 нм.

    Загальний вигляд наноштампа представлений на малюнку 2.11. Наноштампи зазвичай виготовляються з кварцовою фотошаблонів заготівлі розміром 152х152х6, 35 мм. За базовим варіантом на неї осідає шар хрому товщиною 15 нм, на який наноситься плівка високодозвільного позитивного електронного резиста, наприклад, ZEP 520A, товщиною 80-100 нм. Плівка електронорезіста експонується на самому високодозвільного устаткуванні (наприклад, Leica UHR) високоенергетичним (100 кеВ) електронним пучком діаметром декілька нанометрів.

    Малюнок 2.11 - Загальний вигляд наноштампа

    Після рідинного прояви та плазмової зачистки топологічного малюнка і міток суміщення в електронорезісте проводиться травлення плівки хрому та видалення залишків електронорезістівной маски. Хром служить маскою для реактивного іонного травлення кварцу в газорозрядної плазмі на основі хладону-23 (CHF 3) на глибину 100-200 нм. Потім шар хрому віддаляється в рідинному травителей з поверхні кварцу, і на ній шляхом травлення в розчині плавикової кислоти через маску формується п'єдестал із заданою площею і висотою 15 мкм. Площа п'єдесталу визначає площа штампування. З однієї фотошаблонів заготовки з допомогою різання і обробки можна отримати 4 наноштампа розміром 65х65 мм.

    Наноштамп розміром 26 × 32 мм містить 3 види міток. В кожному з яких по 20 відбивачів, розташованих на різних відстанях від приймально-передавального ВШП. Масиви з 20 відбивачів не перекриваються, останній відбивач в попередній мітці завжди ближче на одне тимчасове положення, ніж перший відбивач у подальшій мітці. Загальна кількість тимчасових положень, в яких можуть знаходитися відбивачі, дорівнює 100.

    Перед штампуванням поверхню наноштампов обробляється розчином або аерозоль аморфних фторполімерів або в розряді фторуглеродов з метою створення на їх поверхні надтонкої (мономолекулярної) плівки для кращого відділення наноштампа від матеріалу після штампування.

    На початковому етапі поверхню пластини, як гладка, так і з раніше створеним топологічним рельєфом, попередньо покривається за допомогою центрифуги органічним передавальним шаром, який одночасно виконує адгезійну і планарізірующую функції. Товщина шару варіюється в залежності від висоти рельєфу на пластині від 1 до 700 нм. В якості передавального шару можуть використовуватися шари полиимида, органічних фоторезистів і антіотражающіх покриттів.

    На область пластини, подвергаемую штампуванні, за допомогою системи подачі з мікросопла системи НДЛ наноситься шар кремнійвміщуваних фотополімеризуючі (під дією ультрафіолетового (УФ) випромінювання (з λ = 365 нм) рідкого мономеру з низькою в'язкістю (<5 сантіпуаз). Цей шар шар також називається друкованим або бар'єрним до травленню шаром, і його початкова товщина варіюється в залежності від висоти рельєфу наноштампа 75-270 нм.

    Перед штампуванням через прозорий наноштамп за допомогою пристрою суміщення системи та набору міток, розташованих на наноштампе і пластині, здійснюється поєднання їх топологічних малюнків. Системи НДЛ забезпечують точність суміщення (відхилення) топологій на наноштампе і пластині від 1 мкм до 20 нм.

    Після нанесення друкованого шару проводиться процес штампування (вдруковування наноштампа в рідкий мономер), яка здійснюється при кімнатній температурі і тиску нижче 0,07 атмосфер. Потім проводиться УФ-опромінення рідкого мономеру через кварцовий наноштамп з метою його затвердіння. При цьому обсяг мономеру трохи зменшується, що дозволяє легко витягти наноштамп із затверділого друкованого шару.

    Потім на поверхню цього полімерного шару з топологічним малюнком з допомогою центрифуги наноситься шар кремнесодержащего полімеру і проводиться його изотропное травлення (рідинне хімічне або плазмохимическое) до виходу на поверхню кордону органічного фотополімерного шару. Після цього проводиться анізотропне травлення в кисневмісної плазмі фотополімерного і передавального шарів до поверхні підкладки або підлягає функціонального шару, і формується звернена (негативна) топології наноштампа маска (мал. 2в, четвертий етап).

    Для виготовлення топологічного рельєфу РЧІД-мітки найбільш доцільно застосувати вибухову звернену НДЛ. У порівнянні з прямою звернена НДЛ дозволяє отримувати більш якісний топологічний малюнок на непланарних поверхнях пластин в більш товстих передавальних шарах.

    У процесі вибухової зверненої НДЛ на сформовану маску наноситься функціональний шар, який після видалення (вибуху) маски залишається на немаскірованних ділянках підкладки (пластини) (рис. 2.12, шостий етап). Для кращого видалення маски на поверхню пластини перед формуванням передавального шару або замість нього наноситься спеціальний легко видаляється в розчинах шар.

    Малюнок 2.12 - процес вибуховий наноімпрінтлітографіі.

    НДЛ може бути поєднана зі стандартною оптичної проекційної фотолитографией для отримання топології на шарах з самими малими розмірами. Для цього наноштамп (набір наноштампов) поєднується з комплектом фотошаблонів за площею друкуються на пластині кристалів і матюками суміщення топології. Даний спосіб застосовується при кодуванні даних шляхом нацьковування окремих відбивачів за допомогою спеціального кодує фотошаблона.

    З метою зменшення акустичних втрат в металевій плівці товщина напилення вибирається рівною не більше 1000 ангстрем (100 нм). Шини приймально-передавального ВШП створюються з використанням додаткового фотошаблона з вікнами для напилення металевої плівки товщиною 3000 ангстрем.

    Напилювання алюмінієвої плівки виробляється в установці УВН-75П-1 із застосуванням електронно-променевого випаровування з тигля, застосування якого дозволяє істотно поліпшити адгезію до поверхні звукопровода і відмовитися від адгезійного підшару з ванадію.

      1. Карта ідентифікації. Перевірка працездатності міток

    Оскільки характеристики мітки дуже чутливі до різних забруднень поверхні підкладки, особливо в НВЧ діапазоні, а алюмінієва плівка товщиною менше 1 мкм схильна руйнуванню при взаємодії з різними агресивними речовинами, що містяться в атмосфері, мітки необхідно поміщати в герметичний корпус.

    До контактних площадок мітки за допомогою ультразвукового зварювання приварюється согласующая друкована котушка індуктивності в парі з друкованою антеною. Ці елементи розміщуються на окремій друкованій платі, розміри якої не повинні перевищувати розмірів звичайної пластикової карти з магнітною смугою (тобто 8.5 × 5.5 см).

    Нижня поверхня кристалічної підкладки мітки на ПАР покривається рівномірним шаром клею типу RTV зі срібним заповненням товщиною приблизно 1 мм і центрується в невеликому поглибленні на друкованій платі. Після цього до підкладки прикладається мале розподілене тиск до тих пір, поки між нижньою поверхнею і поверхнею друкованої плати не залишиться амортизаційний шар клею товщиною 0,6 мм. Даний підхід з одного боку дозволяє захистити кристал від пошкоджень при ударних і вібраційних навантаженнях, а з іншого, знижує рівень електромагнітних наведень.

    Друкована плата з прикріпленою до неї міткою запаюється в пластиковий корпус, який також має поглиблення, що збігається з розмірами мітки. Глибина отвору вибирається таким чином, щоб був повітряний зазор, що дозволяє вільно поширюватися ПАР по підкладці мітки. Розглянемо кожен з цих елементів карти ідентифікації більш докладно.

    2.4.1 Антена

    В основі конструкцій більшості антен радіочастотних міток лежить полуволновой диполь [19]. На малюнку 2.13 наведені діаграми спрямованості елементарного напівхвильового диполя у вертикальній і азимутальній площинах. Азимутна діаграма спрямованості диполя являє собою коло, а вздовж осі диполя випромінювання відсутнє.

    Малюнок 2.13 - Елементарний полуволновой диполь (а) і його діаграма спрямованості в горизонтальній (б) і вертикальної (с) площинах

    Також відомо, що для елементарного диполя лише одна компонента електричного поля відмінна від нуля (або Е θ, або Е φ), тобто диполь збуджує лінійно поляризованої хвилю. Так, наприклад, вертикально розташований диполь збуджує хвилю з вертикальною поляризацією, а горизонтально поляризована хвиля збуджується горизонтальним диполем. Такими ж поляризаційними властивостями володіють наведені вище антени. Таким чином, відповідно до спрямованими і поляризаційними властивостями дипольних антен швидший зв'язок між зчитувачем і міткою має місце тоді, коли приемопередающая антена зчитувача і антена мітки перебувають у паралельних площинах. У разі мітка успішно ідентифікується зчитувачем. Якщо ж антени розташовані під кутом 90 о одна відносно іншої або орієнтовані уздовж однієї лінії, то мітка з даного напрямку ідентифікована не буде. Така залежність надійності счітиваемості ідентифікаційних даних мітки, що використовує дипольних антен, від орієнтації її по відношенню до антени зчитувача є найбільш важливим недоліком використовуваних радіочастотних міток.

    У таблиці 2.5 приведені ослаблення потужності сигналу при використанні антен зчитувального модуля з лінійною поляризацією. У великому потоці прийому / видачі товару в складській логістиці, мітки, в загальному випадку, можуть бути орієнтовані по відношенню до антен зчитувача випадковим чином. У цьому випадку неминучі ситуації, зумовлені такими положеннями мітки, при яких об'єкти (товари) не будуть ідентифіковані. Помилки, що виникають у разі не ідентифікації об'єктів, можуть призвести до серйозних економічних збитків і проблем безпеки.

    Таблиця 2.5 - Ослаблення сигналу при різних орієнтаціях мітки

    Орієнтація мітки, º

    Ослаблення сигнал, дБ

    0

    0,0

    15

    0,3

    30

    1,25

    45

    3,01

    60

    6,02

    75

    11,74

    90

    ∞

    Проблеми ідентифікації міток, пов'язані з розбіжністю площин поляризації антен мітки і зчитувача, вирішуються застосуванням антен зчитувального модуля з круговою поляризацією.

    Перейдемо безпосередньо до розрахунку антени.

    Вхідний імпеданс мітки в послідовній еквівалентної схеми (Рисунок 2.15) буде мати загальний вигляд R m = Z m + jX m, Виходячи з попередніх розрахунків, вироблених в п. 2.2.2 вхідний імпеданс має велику місткість складову і порівняно невелику активну складову. Як відомо, для максимальної передачі потужності від генератора в навантаження їх імпедансу повинні бути комплексно-спряженими. Тому імпеданс антени, наведений до затискачів мітки, повинен мати досить велику індуктивну складову і невелику активну складову, рівну активної складової імпедансу мітки.

    Малюнок 2.15 - Послідовна еквівалентна схема включення вхідного приймально-передавального ВШП і антени.

    Розрахунок узгоджувальних елементів буде вироблений з умови компенсації статичної ємності вхідного перетворювача:

    1 / (2 π fL) = 2 π fC ВШП

    L = 1 / ((2 π f) 2 * C ВШП) = 27 (нГн).

    Знайдемо геометричну довжину вібратора на центральній частоті 909 МГц [20]. Даній частоті відповідає довжина хвилі:

    У напівхвильова вібраторі можна знехтувати втратами, тому основну роль при конструюванні даного типу антен грає активна складова імпедансу антени. Воно залежить від співвідношення λ / d, де d - діаметр проводу. Залежність вхідного опору напівхвильового вібратора від ставлення λ / d наведена на малюнку 2.16.

    Малюнок 2.16 - Залежність вхідного опору напівхвильового вібратора від ставлення λ / d

    Як вже зазначалося раніше активні складові імпедансу антени і мітки повинні бути рівні, а саме:

    R A = R M = 59.5 (Ом).

    Тоді за графіком:

    λ / d = 550,

    де d = 601,82 мкм - діаметр дроту антени.

    За графіком (рисунок 2.17) визначимо коефіцієнт укорочення антени:

    К = 0,938.

    Необхідна довжина вібратора буде дорівнює, м.:

    L = λ / 2 * K = 0.155235.

    Малюнок 2.17 - Коефіцієнт укорочення напівхвильового вібратора в залежності від ставлення λ / d

    Однак застосування антени таких розмірів недоцільно через велику площі, займаної антеною. Тому перетворимо вібратор, зігнувши його у вигляді меандру. Для цього візьмемо типову конструкцію, досліджену в [21]. Довжина плеча такої антени буде наближено дорівнює: l = 0,0133 L (2Lе = 0,7 L). З залежності (рисунок 2.18) випливає, що активний опір при резонансі добре узгоджується з вхідним активним опором приймально-передавального ВШП.

    Малюнок 2.18 - Залежність імпедансу меандру від електричної та фізичної довжини.

    Меандр має кут половинній потужності випромінювання (в площині, перпендикулярної малюнку 2.19) близько ± 41 ° (у звичайного напівхвильового диполя - ± 39 °).

    Малюнок 2.19 - Загальний вигляд напівхвильового вібратора у вигляді меандру.

    Коефіцієнт посилення антени по відношенню до ізотропному випромінювача 2 дБ.

    Порядок розрахунку друкованих та дротових антен аналогічний. Ширині друкованої доріжки друкованої антени відповідає діаметр проводу дротяної антени.

        1. Версія для согласующая індуктивність

    Зробимо розрахунок друкованої котушки квадратної форми (рисунок 2.20) [22]. Параметри котушки розраховують за номограми, зображеної на малюнку 2.21.

    Малюнок 2.20 - Друкована індуктивність

    Малюнок 2.21 - номограма для розрахунку котушок квадратної форми

    На шкалі значень А і А / α вибираємо довільні точки і проводимо пряму лінію їх з'єднує. Через точку перетину цієї прямої з неоціфрованной допоміжної шкалою і точку, відповідну заздалегідь обчисленої величиною індуктивності (27 нГн), також проведемо лінію до перетину з шкалою W. Отримані значення: А = 2.28 см; кількість витків W = 2,7; α = 0.27 см. Ширину друкованого провідника обчислюємо за формулою:

    S ≥ (А-α) / 4 W = 0.186 (см).

    Як приклад наведемо варіант побудови карти ідентифікації на основі мітки на ПАР з використанням розрахованих раніше елементів (рисунок 2.22).

    1 - согласующая друкована індуктивність;

    2 - контакт;

    1. - РЧІД-мітка на ПАР;

    2. - Друкована плата;

    3. - Антена;

    4. - Отвори для кріплення.

    Малюнок 2.22 - Ідентифікаційна карта з використанням РЧІД-мітки на ПАР

    2.4.3 Оцінка внесених пристроєм втрат у приймається / передається сигнал

    Втрати, що вносяться приймально-передавальним ВШП, погодженим з антеною оцінюються виразом:

    │ А ВШП (ω) │ ≈ 5,8 (дБ).

    З урахуванням посилення антени в 2дБ (п. 2.3.3):

    А (ω) ≈ 5,8-2 = 3,8 (дБ).

    Таким чином, потужність прийнятого сигналу зменшується в 2,4 рази при перетворенні електромагнітного імпульсу в пучок ПАР.

    Загасання, що вносяться до пучок ПАР при поширенні на вільній від електродів поверхні підкладки на частоті 909МГц складають не більше 0.3 дБ / мкс. При заданому проміжку між імпульсами в 74 нс і з урахуванням максимально можливої ​​відстані між приймально-передавальним ВШП і першим відбивачем в 10 мм (приблизно 3 мкс), втрати на поширення будуть рівні:

    А СВ. ПОВ = 2 * 0,3 (0,074 * 19 +3) = 2.64 (дБ).

    Множення на 2 означає, що ПАР проходить як в прямому, так і в зворотному напрямку по поверхні підкладки.

    У свою чергу втрата потужності на відображення при проходженні через відбивний масив може бути визначена з задовільною точністю як:

    А ОТР = 10 log (P ВШП / P 20) = 10 log (42/0.11) = 26 (дБ).

    Таким чином, результуючі втрати будуть рівні:

    А РЕЗ = 2 А (ω) + А СВ. ПОВ + А ОТР = 7,6 +2,64 +26 ≈ 36 (дБ).

    Таким чином, приходить від мітки сигнал буде ослаблений на дану величину.

    2.4.4 Перевірка працездатності міток

    Працездатність корпусірованних міток можна легко перевірити безконтактним способом, причому може бути опитування декількох пристроїв одночасно. На малюнку 2.23 показаний тестовий стенд для вимірювання корпусірованних міток. Прилад містить вимірювач АЧХ, свідчення якого виводяться на ЕОМ. У місці з'єднання кабелів підключена антена - полуволновой вібратор.

    Малюнок 2.23 - Тестовий стенд для вимірювання корпусірованних міток

    Подаючи сигнал з лінійно міняється в часі частотою з входу на вихід можна спостерігати на екрані ЕОМ АЧХ, що знімається з антени приладу. Електромагнітні хвилі, випромінювані цієї антеною, надходять на ВШП мітки і потім, проходячи через систему відбивачів, приходять назад вже у вигляді тимчасових відгуків. Відбувається інтерференція сигналу від мітки з сигналом, що подається з виходу на вхід вимірювача АЧХ. Це призводить до того, що сумарна АЧХ має порізаний форму.

    Приходило імпульсні відгуки повинні збігатися за часом зі значеннями, вказаними на рисунку 2.10.

    3. Організаційно-економічна частина

    3.1 Оцінка ефективності інноваційного процесу

    Для оцінки ефективності інноваційного процесу необхідно:

    1. визначити собівартість одного з його етапів;

    2. визначити собівартість всього інноваційного проекту.

    3.1.1 Визначення собівартості інноваційного процесу

    У собівартість інноваційного процесу включаються сумарні витрати по всіх етапах виконання, незалежно від джерела їх фінансування. Визначення витрат проводиться шляхом складання калькуляції планової собівартості, яка складається за такими статтями: матеріали, обладнання, основна та додаткова заробітні плати, відрахування на соціальне страхування, витрати на службові відрядження, витрати по роботах, виконуваних сторонніми організаціями, інші прямі витрати, накладні витрати.

    В якості базового етапу приймається етап НДР або ДКР. Розрахувавши повну собівартість цього етапу, розраховується собівартість інноваційного процесу відповідно до заданим співвідношенням (таблиця 3.1)

    Таблиця 3.1

    №

    Стадії інноваційного процесу

    Витрати у%

    1

    Пошукові дослідження

    1

    2

    Дослідження (розробка базового варіанту)

    5-10

    3

    Прикладні розробки (НДР)

    10-20

    4

    Підготовка виробництва (ДКР і ТПП)

    40-60

    5

    Організація виробництва

    5-15

    6

    Маркетинг і організація збуту

    10-25

    7

    Послереалізаціонное обслуговування

    3-5

    В якості вихідних даних використовуються склад і зміст робіт з проведення НДР з відповідними оцінками тривалості робіт.

    Кількість робочих днів у місяці прийняти рівним 22 дням.

    Вартість обладнання та матеріалів задаються у варіантах.

    Розрахунок витрат на НДР за статтею «Матеріали»

    Витрати за цією статтею визначаються за діючими оптовими цінами з урахуванням транспортно-заготівельних витрат (7-10% від вартості матеріалів, покупних напівфабрикатів, комплектуючих виробів). Результати розрахунку звести у таблицю 3. 2:

    Таблиця 3.2 - Результати розрахунку

    Матеріали та інші матеріальні ресурси

    Одиниця виміру

    Потрібне кількість

    Ціна за одиницю

    Сума, тис. руб.

    Сировина

    -

    -

    -

    -

    Основні матеріали

    -

    -

    -

    -

    Допоміжні матеріали

    -

    -

    -

    31

    Покупні напівфабрикати

    -

    -

    -

    42

    Комплектуючі вироби

    -

    -

    -

    26

    РАЗОМ

    99

    Транспортно-заготівельні витрати

    6,93

    ВСЬОГО

    -

    105,93

    Розрахунок витрат на НДР за статтею «Спецобладнання»

    Визначення витрат за цією статтею проводиться за фактичною вартістю придбання, тобто за договірною ціною з урахуванням транспортно-заготівельних витрат і витрат, пов'язаних з установкою і монтажем спеціального устаткування (12-15% від договірної ціни).

    Якщо підприємство бере обладнання в оренду, то витрати розраховуються виходячи з вартості одного машино-години експлуатації обладнання. Результати розрахунку звести у таблицю 3. 3.

    Таблиця 3. 3 - Результати розрахунку

    Спецобладнання

    Кількість, шт.

    Ціна за одиницю, тис. руб.

    Сума, тис. руб.

    Лабораторно-винахідлива установка

    Лінія хімобробки «Лада М»

    1 шт.

    210,2

    210,2

    Установка суміщення та експонування ЕМ-5026М1

    1 шт.

    850

    850

    Багатоканальний лазерний генератор зображень на фотошаблона ЕМ-5189

    1 шт.

    4812

    4812

    Установка контролю топології фотошаблонів ЕМ-6329

    1 шт.

    1604

    1604

    Установка лазерного усунення дефектів ЕМ-5001Б

    1 шт.

    2566,4

    2566,4

    УВН-75П-1

    1 шт.

    250

    250

    Установка різання ЕМ-2065

    1 шт.

    50

    50

    Оснащення

    -

    620,556

    620,556

    РАЗОМ

    10963,156

    Транспортно-заготівельні витрати

    1644,4734

    РАЗОМ

    12607,6294

    Розрахунок витрат на НДР за статтею «Основна зарплата»

    Розмір основної зарплати встановлюється виходячи з чисельності різних категорій виконавців, трудомісткості виконання окремих видів робіт, місячного посадового окладу, кількості робочих днів у місяці. Вихідними даними задаються етапи виконання робіт і їх трудомісткість. Кількість виконавців слід вибрати відповідно до умовою часових ресурсів. Якщо роботу виконують кілька різних виконавців, то трудомісткість виконання робіт вони можуть розподілити між собою, причому в різних пропорціях. За рахунок паралельного виконання робіт тривалість знижується, а сумарна трудомісткість залишається колишньою. Результати розрахунку звести у таблицю 3. 4:

    Таблиця 3. 4 - Результати розрахунку

    №

    Найменування етапів і робіт

    Тривалість робіт, тижня

    Розряд

    Кількість

    Оклад, грн / год

    Витрати, руб.

    1

    Патентно-бібліографічний пошук

    10,56

    5 розряд

    1

    70,2

    29652,5

    2

    Математичне обгрунтування

    14,08

    5 розряд

    1

    70,2

    39536,6

    3

    Математичне моделювання

    14,43

    5 розряд

    1

    70,2

    40519,4

    4

    Аналіз результатів

    11,97

    5 розряд

    1

    70,2

    33611,8

    5

    Оформлення ПЗ

    7,04

    5 розряд

    1

    70,2

    19768,3

    6

    Оформлення графічного матеріалу

    8,10

    5 розряд

    1

    70,2

    22744,8

    7

    Здача роботи

    4,22

    5 розряд

    1

    70,2

    11849,8

    РАЗОМ:

    197683

    Примітка: У робочого тижня 5 робочих днів по 8 годин. Оклад дивитися в додатку В

    Розрахунок витрат на НДР за статтею «Додаткова зарплата»

    Розмір додаткової зарплати визначається у відсотках від основної зарплати (10-12%) Додаткова зарплата - це виплати за опрацьованим час: оплата чергових і додаткових відпусток, виплата винагород за вислугу років і т. д.

    Таблиця 3.4.1 - Розрахунок витрат на НДР

    №

    Найменування етапів і робіт

    Додаткова зарплата, руб.

    1

    Патентно-бібліографічний пошук

    2965,25

    2

    Математичне обгрунтування

    3953,66

    3

    Математичне моделювання

    4051,94

    4

    Аналіз результатів

    3361,18

    5

    Оформлення ПЗ

    1976,83

    6

    Оформлення графічного матеріалу

    2274,48

    7

    Здача роботи

    1184,98

    Разом:

    19768,32

    Розрахунок витрат на НДР за статтею «Єдиний соціальний податок»

    Розмір відрахувань на соц. страхування визначається як 26% від суми основної та додаткової зарплати працівників, що виконують НДР.

    Таблиця 3.4.2 - Розрахунок витрат на НДР за статтею

    №

    Найменування етапів і робіт

    Єдиний соціальний податок, руб.

    1

    Патентно-бібліографічний пошук

    8480,60

    2

    Математичне обгрунтування

    11307,48

    3

    Математичне моделювання

    11588,56

    4

    Аналіз результатів

    9612,96

    5

    Оформлення ПЗ

    5653,74

    6

    Оформлення графічного матеріалу

    6505,01

    7

    Здача роботи

    3389,03

    Разом:

    56537,4

    Розрахунок витрат на НДР за статтею «Витрати на службові відрядження» Чи відносяться витрати на всі види службових відряджень працівників, безпосередньо пов'язаних з виконанням НДР (2-3% від основної зарплати працівників). Витрати на службові відрядження співробітників апарату управління відносяться до накладних витрат.

    Таблиця 3.4.3 - Розрахунок витрат на НДР

    №

    Найменування етапів і робіт

    Витрати на відрядження, руб.

    1

    Патентно-бібліографічний пошук

    889,57

    2

    Математичне обгрунтування

    1186,1

    3

    Математичне моделювання

    1215,6

    4

    Аналіз результатів

    1008,4

    5

    Оформлення ПЗ

    593,05

    6

    Оформлення графічного матеріалу

    682,34

    7

    Здача роботи

    355,49

    Разом:

    5930,5

    Розрахунок витрат на НДР за статтею «Витрати по роботах, виконуваних сторонніми організаціями»

    Відносяться витрати з оплати всіх видів робіт, виконуваних для конкретної НДР, сторонніми організаціями, підпорядкованими науковій установі, досвідченими виробництвами, що стоять на самостійному балансі. Також враховується оплата орендованого машинного часу ЕОМ. Витрати за цією статтею студент задає сам (термін виконання робіт і витрати по роботах у відповідності з договорами)

    Розрахунок: Організація стоїть на самостійному балансі для розвитку нашої організації витрачає 5000 рублів на основні етапи технологічних процесів.

    Розрахунок витрат на НДР за статтею "Інші прямі витрати»

    Належать витрати на придбання та підготовку матеріалів спеціальної науково-технічної інформації, за використання засобів телефонного зв'язку та інші витрати, необхідні для проведення конкретної НДР (1% від основної зарплати).

    Таблиця 3.4.4 - Розрахунок витрат на НДР за статтею

    №

    Найменування етапів і робіт

    Інші прямі витрати, руб.

    1

    Патентно-бібліографічний пошук

    296,52

    2

    Математичне обгрунтування

    395,37

    3

    Математичне моделювання

    405,19

    4

    Аналіз результатів

    336,12

    5

    Оформлення ПЗ

    197,68

    6

    Оформлення графічного матеріалу

    227,45

    7

    Здача роботи

    118,5

    Разом:

    1976,83

    Розрахунок витрат на НДР за статтею «Накладні витрати»

    До статті включаються витрати на управління і господарське обслуговування, зарплата апарату управління і загальногосподарських служб, витрати на утримання та поточний ремонт будівель, споруд, обладнання, інвентарю, амортизаційні відрахування, витрати з охорони праці, науково-технічної інформації, винахідництву і т. д. (120-200% від основної та додаткової заробітної плати).

    Таблиця 3.4.5 - Розрахунок витрат на НДР за статтею

    №

    Найменування етапів і робіт

    Накладні витрати, руб.

    1

    Патентно-бібліографічний пошук

    65235,46

    2

    Математичне обгрунтування

    86980,61

    3

    Математичне моделювання

    89142,77

    4

    Аналіз результатів

    73945,87

    5

    Оформлення ПЗ

    43490,3

    6

    Оформлення графічного матеріалу

    50038,56

    7

    Здача роботи

    26069,47

    Разом:

    434903

    Результати розрахунків статей витрат заносяться в таблицю 3.5.

    Таблиця 3. 5

    СТАТТІ ВИТРАТ

    СУМА, руб

    1. Матеріали

    105930

    2. Спецобладнання

    12607629

    3. Основна заробітна плата

    197683

    4. Додаткова заробітна плата

    19768

    5. Єдиний соціальний податок

    56537

    6. Витрати на службові відрядження

    5931

    7. Витрати по роботах, що виконуються сторонніми організаціями

    5000

    8. Інші прямі витрати

    1977

    9. Накладні витрати

    434903

    РАЗОМ

    13435360

    3.1.2 Визначення собівартості інноваційного процесу

    Розрахунок витрат на кожну стадію інноваційного циклу здійснюється виходячи з числового співвідношення між ними і відомих витрат на НДР як на базовий етап. Результати заносяться в форму 3.6. Розраховується повна планова собівартість інноваційного процесу в цілому.

    Таблиця 3.6 - Стадії інноваційного процесу

    Стадії інноваційного процесу

    Витрати у%

    Витрати в руб.

    1. Пошукові дослідження

    1

    134354

    2. Розробка базового варіанту

    5-10

    671768

    3. Прикладні розробки (НДР)

    10-20

    1343546

    4. Підготовка виробництва

    40-60

    5374144

    5. Організація виробництва

    5-15

    671768

    6. Маркетинг і організація збуту

    10-25

    1343536

    7. Послереалізаціонное обслуговування

    3-5

    403061

    3.2 Організаційно-планові розрахунки

    3.2.1 Розрахунок календарно-планових нормативів

    Виходячи з того, що основним календарним періодом планування в серійному виробництві є місяць, визначаються місячні обсяги випуску міток (при дробовому значенні округляється до найближчого цілого числа):

    мітка.

    де N р - Річна програма випуску сенсорного екрану, шт.;

    F ін - Дійсний річний робочий фонд часу роботи обладнання, год,

    - Дійсний місячний фонд часу роботи обладнання.

    Дійсний річний робочий фонд часу роботи обладнання визначається за формулою:

    , (3.1)

    де = 5% - плановані втрати часу на ремонт обладнання,

    - Можливий до використання фонд часу, який визначається за формулою

    , (3.2)

    де = 2 - число змін роботи обладнання даної групи;

    - Тривалість зміни (8 год);

    - Число неробочих днів в плановому періоді (110 днів);

    - Число робочих передсвяткових днів (не враховується);

    - Число скорочених годин у передсвяткові дні (не враховується).

    Розрахунок величини партій запуску-випуску

    Розмір партій екранів - основний календарно-плановий норматив в серійному виробництві. Він визначає всі інші нормативи (періодичність запуску-випуску, тривалість циклу виготовлення і т.п.) і впливає на техніко-економічні показники роботи ділянки.

    Мінімальний розмір партії (для кожної позначки) визначається по найбільш завантаженій групі устаткування або по самій трудомісткою операції, для якої справедливо співвідношення t пз i / t ш i = max. У нашому випадку найбільш трудомістка операція напилення металевої плівки на п'єзопластин і мінімальний розмір партії буде дорівнює:

    міток,

    де t пз - норма підготовчо-заключного часу на найбільш трудомістку операцію;

    t ш - штучний час на цю операцію;

    а - коефіцієнт, що враховує допустимі втрати часу на переналагодження (а = 0,03-0,12).

    Розрахунок періодичності (ритму запуску-випуску) партії деталей

    Періодичність (ритм запуску) характеризується відрізком часу між двома наступними один за одним запусками партій деталей одного найменування:

    ,

    де Т n = 22 днів - тривалість планово-звітного періоду (кількість робочих днів у плановому місяці);

    n min - мінімальний розмір партії деталей, шт;

    N м - програма випуску деталей на даний планово-звітний період.

    Для спрощення планування виробництва періодичність запуску-випуску партій деталей уніфікується. Для п'ятиденного робочого тижня уніфіковані значення R у: 1, 5, 10, 20, 40, 60 діб. При цьому розмір партії коректується:

    n д = R у 'N добу = 5 * 8256 = 41280 міток.

    Кількість запусків партії міток протягом планово-звітного періоду визначається за формулою:

    Розрахунок штучно-калькуляційного часу

    По кожній операції визначається штучно-калькуляционное час (t шк) за формулою:

    де t ш i - Штучний час на i-ту операцію;

    t пз - підготовчо-заключний час на партію;

    n д - Величина партії деталей.

    1. Хімічна обробка: t = 0,1 +9 / 8256 = 0,101 хв;

    2. Напилювання металевої плівки: t = 0,005 +40 / 8256 = 0,025 хв;

    3. Процес літографії (формування електродних структур і кодування даних): t = 0,1 +20 / 8256 = 0,102 хв;

    4. Вимірювання параметрів електродних структур на пластині t = 0,1 хв;

    5. Різка п'єзопластин: t = 0,01 +12 / 8256 = 0,011 хв;

    6. Приварка антени: t = 0,06 +6 / 8256 = 0,061 хв;

    7. Корпусировке: t = 0,01 +7 / 8256 = 0,011 хв;

    8. Вимірювання параметрів готової мітки: t = 0,1 хв.

    Розрахунок потреби в обладнанні

    Кількість обладнання на i-ої операції визначається наступним чином:

    ,

    ,

    ,

    ,

    ,

    ,

    ,

    .

    де n - кількість типорозмірів деталей;

    - Річна програма j-ої деталі;

    - Трудомісткість j-ої деталі на i-ої операції;

    - Коефіцієнт виконання норм, .

    - Дійсний річний робочий фонд часу роботи обладнання

    Розрахункове значення округляється до найближчого цілого числа в більшу сторону (У меншу сторону округлення допускається при перевищенні розрахункового значення над прийнятим не більше 5-8%)

    Завантаження устаткування визначається по кожній операції:

    Середній коефіцієнт завантаження обладнання по ділянці визначається за формулою

    . (3.5)

    Отримані дані заносимо в таблицю 3.7.

    Таблиця 3. 7 - Розрахунок кількості обладнання

    №

    Найменування операції

    Трудомісткість, хв

    Обладнання

    Розрахункова кількість верстатів

    Прийняте кількість верстатів

    Коефіцієнт завантаження

    1

    Хімічна обробка

    0,101

    Лінія хімобробки «Лада М»

    0,87

    1

    0,86

    2

    Напилювання металевої плівки

    0,025

    УВН-75П-1

    0,22

    1

    0,22

    3

    Процес літографії

    0,102

    Комплекс субмикронной літографії

    0,88

    1

    0,88

    №

    Найменування операції

    Трудомісткість, хв

    Обладнання

    Розрахункова кількість верстатів

    Прийняте кількість верстатів

    Коефіцієнт завантаження

    4

    Вимірювання параметрів ВШП

    0,1

    Зонд-А5

    0,86

    1

    0,86

    5

    Різка п'єзопластин

    0,011

    Автомат дискової різання ЕМ-2065

    0,1

    1

    0,1

    6

    Корпусировке

    0,011

    Автомат монтажу кристалів в корпус ЕМ-4685

    0,1

    1

    0,1

    7

    Приварка антени

    0,061

    Установка ультразвукового зварювання F & K Delvotec G5

    0,52

    1

    0,52

    8

    Вимірювання параметрів готової мітки

    0,1

    Х1-43

    0,86

    1

    0,86

    Разом по ділянці


    8


    Балансова вартість одиниці обладнання:

    де Ц - ціна придбання одиниці обладнання;

    - Коефіцієнти, що враховують витрати на транспортування, пристрій фундаменту і монтаж відповідно. Укрупнене приймається .

    Таблиця 3. 8 - Отримані дані

    Найменування устаткування

    Балансова вартість, тис. руб.

    Потужність, кВт

    Лінія хімобробки «Лада М»

    210,2

    10

    Комплекс субмикронной літографії

    1150

    5

    УВН-75П-1

    250

    65

    Автомат дискової різання пластин на кристали ЕМ-2065

    50

    25

    Автомат монтажу кристалів в корпус ЕМ-4685

    300

    1,8

    Автоматична установка ультразвукового зварювання F & K Delvotec G5

    700

    6

    Х1-43

    12

    0,2

    Зонд-А5

    100

    0,8

    Розрахунок тривалості виробничого циклу

    Тривалість операційного циклу по кожній операції визначається

    1. = 41280 * 0,101 = 4169,3 хв (69,49 год);

    2. = 41280 * 0,025 = тисяча тридцять дві хв (17,2 год);

    3. = 41280 * 0,102 = 4312,56 хв (71,88 год)

    4. = 41280 * 0,1 = 4128 хв (68,8 год);

    5. = 41280 * 0,011 = 454,08 хв (7,57 год);

    6. = 41280 * 0,011 = 454,08 хв (7,57 год);

    7. = 41280 * 0,061 = 2518,08 хв (41,97 год);

    8. = 41280 * 0,1 = 4128 хв (68,8 год);

    Тривалість технологічного циклу при паралельному виді руху розраховується

    де p - розмір транспортної партії, шт., приймається кратною розміру партії деталей .

    З урахуванням всіх неминучих перерв виробничий цикл при паралельному виді руху в календарних днях визначається:

    де f - коефіцієнт перекладу робочого часу в календарне.

    ;

    - Середній час міжопераційних перерв, приймається хв; - Час протікання природних процесів, год, приймається рівним нулю.

    3.3 Економічні розрахунки

    3.3.1 Визначення вартості основних фондів та їх зносу на повне відновлення

    Загальна вартість обладнання визначається за допомогою формули

    = 1 * 210,2 = 210,2 т.руб (Лінія хімобробки «Лада М»),

    = 1 * 1150 = 1150 т.руб (Модульно-кластерний комплекс субмикронной літографії),

    = 1 * 50 = 50 т.руб (Автомат дискової різання пластин на кристали ЕМ-2065),

    = 1 * 300 = 300 т.руб (Автомат монтажу кристалів в корпус ЕМ-4685),

    = 1 * 700 = 700 т.руб (Автоматична установка ультразвукового зварювання F & K Delvotec G5),

    = 1 * 250 = 250 т.руб (УВН-75П-1),

    = 1 * 12 = 12 т.руб (Х1-43),

    = 1 * 10 = 100 т.руб (Зонд-А5),

    де - Кількість одиниць обладнання на i-ої операції.

    Вартість підйомно-транспортного устаткування може бути прийнята в розмірі 5% від вартості виробничого обладнання.

    Виробнича площа, займана ділянкою розраховується за спрощеною формулою:

    = 8 * 12 * 1 * 1,1 = 105,6 м 2 (Площа, займана кожним з ділянок)

    де - Середня площа, займана одиницею обладнання, м 2, для легких верстатів приймається рівною 12 м 2. До легких відносяться верстати масою до 3 т.

    - Прийнята кількість обладнання даної групи;

    k = 1,1 ¸ 1,2 - коефіцієнт, що враховує проходи і проїзди.

    Частка адміністративно-побутових приміщень укрупнено може бути прийнята 10-12% від величини виробничої площі:

    = 10,56 м 2

    Загальна вартість виробничої площі:

    (3.8)

    де - Вартість 1 м 2 площі, відповідно, виробничої та адміністративно-побутовий.

    З пп = 132 т.руб.

    Вартість енергетичного обладнання (частка вартості цехових розподільних пристроїв, енергетичних установок мереж, що припадають на ділянку) розраховується як:

    = 650 * 113,8 = 73970 руб,

    де - Вартість енергоустаткування, що припадає на 1 кВт установленої потужності устаткування ділянки, руб.

    - Сумарна потужність встановленого обладнання ділянки, кВт, визначається за паспортами встановленого обладнання.

    = 113,8 кВт,

    де - Встановлена ​​потужність i-ої одиниці обладнання, кВт (вихідні дані).

    Вартість інструменту і оснащення, що включаються в основні фонди, приймається укрупнено 6% від балансової вартості виробничого обладнання.

    Вартість виробничого та господарського інвентарю може бути прийнята укрупнено в розмірі 2-3% від спільної вартості виробничого обладнання і площ.

    Норма амортизаційних відрахувань визначається за нормативами для кожної групи основних виробничих фондів (додаткові дані).

    Для ділянки, на якому виробляється кілька деталей (деталі А, Б, В), розраховується загальна річна трудомісткість випуску продукції:

    Т р л = 2000000 * 0,511 = 1022000 хв,

    де n - кількість деталей, закріплених за лінією;

    - Повна трудомісткість виготовлення деталей (А, Б, В), хв.;

    - Річна програма i-ої деталі (А, Б, В).

    Визначається питома коефіцієнт трудомісткості річної програми у річній трудомісткості ділянки:

    = 2000000 * 0,511 / 1022000 = 1,

    де - Повна трудомісткість виготовлення мітки; - Річна програма екрану;

    - Загальна річна трудомісткість ділянки.

    Балансова вартість обладнання за видами верстатів і розрахунок сум річної амортизації представлені в таблиці 3.9.

    Таблиця 3.9 - Розрахунок амортизаційних відрахувань виробничого обладнання

    Устаткув-е

    Вартість одиниці обладнання

    Кількість

    Сумарна балансова вартість, т.руб.

    Норма амортизації,%

    Сума річної амортизації, грн.

    Лінія хімобробки «Лада М»

    210,2

    1

    210,2

    12

    25224

    Комплекс літографії

    1150

    1

    1150


    138000

    УВН-75П-1

    250

    1

    250


    30000

    Автомат дискової різання ЕМ-2065

    50

    1

    50


    6000

    Автомат монтажу кристалів в корпус ЕМ-4685

    300

    1

    300


    36000

    Автоматична установка ультразвукового зварювання F & K Delvotec G5

    700


    700


    84000

    Устаткув-е

    Вартість одиниці обладнання, т.руб.

    Кількість

    Сумарна балансова вартість, т.руб.

    Норма амортизації,%

    Сума річної амортизації, грн.

    Х1-43

    12


    12

    12

    1440

    Зонд-А5

    100


    100


    12000

    Разом

    2772,2

    8

    2772,2


    332664

    Розрахунок вартості основних фондів зводиться в таблицю 3.10.

    Таблиця 3.10 - Розрахунок вартості основних фондів та сум річної амортизації виробничої дільниці

    Найменування груп основних фондів

    Балансова вартість, грн.

    Амортизація



    %

    руб.

    1. Виробнича площа

    132000

    5

    6600

    2. Виробниче обладнання

    2772200

    12

    332664

    3. Підйомно-транспортне обладнання

    138610

    16,67

    23106,3

    4. Енергетичне обладнання

    73970

    20

    14794

    5. Інструменти і пристосування

    166332

    33

    54889,6

    6.Проізводственний і господарський інвентар

    58084

    50

    29042

    Разом

    3341196

    -

    461096

    3.3.2 Розрахунок витрат на матеріали

    Витрати на матеріали за вирахуванням зворотних відходів у розрахунку на 1 екран визначаються за формулою:

    (3.9)

    руб.,

    де - Маса заготовки деталі, кг.

    - Ціна за один кілограм ніобіту літію (з урахуванням транспортно-заготівельних витрат);

    - Маса реалізованих відходів, кг; - Ціна 1 кг реалізованих відходів.

    Витрати на матеріал на програму:

    т.руб,

    де - Програма випуску деталей.

    3.3.3 Розрахунок чисельності працюючих за категоріями та фонду заробітної плати

    Для ділянки чисельність основних робітників визначається

    ,

    ,

    ,

    ,

    ,

    де - Норма штучно-калькуляційного часу i-ої деталі, хв;

    - Річна програма i-ої деталі; - Дійсний річний фонд робочого часу одного працівника, укрупнено може бути прийнятий рівним 1780 год

    Явочна чисельність основних робітників на ділянці визначається округленням розрахункового значення до найближчого цілого числа, при цьому має виконуватися умова

    де - Змінність роботи обладнання;

    - Кількість одиниць встановленого обладнання.

    Облікова чисельність:

    = 16 * 1,09 = 17

    де - Коефіцієнт, що враховує невиходи на роботу з поважної причини.

    Крім основних робітників, які виробляють продукцію, пайова участь у роботі ділянки приймають працівники централізованих служб цеху, які здійснюють забезпечення процесу основного виробництва (допоміжні робітники, ІТП і службовці).

    Чисельність допоміжних робітників (ремонтники, налагоджувальники, контролери) укрупнено може бути визначена і розмірі 26-30% від чисельності основних робітників.

    Чисельність інженерно-технічних працівників і службовців може бути визначена в розмірі 8-12% від чисельності всіх робітників (основних та допоміжних).

    Загальна чисельність працюючих:

    = 17 +4 +1 = 22.

    Основна і додаткова заробітна плата робітників на мітку:

    (3.11)

    де n - кількість операцій;

    - Годинна тарифна ставка розряду, руб. / Год;

    - Час проведення i-ої опереціі, хв.;

    - Коефіцієнт, що враховує додаткову заробітну плату (оплата відпусток, доплати до тарифу);

    - Коефіцієнт багатоверстатного обслуговування.

    Розрахунок витрат на заробітну плату основних виробничих робітників на мітку зводиться в таблицю 3.11.

    Таблиця 3.11 - Розрахунок витрат на основну заробітну плату

    №

    Операції

    Трудомісткість, хв

    Розряд

    Годинна тарифна ставка, грн. / год

    Витрати на заробітну плату, руб.

    1

    Хімічна обробка

    0,101

    4

    60,8

    0,1105344

    2

    Напилювання металевої плівки

    0,025

    5

    70,2

    0,03159

    3

    Процес фотолітографії (формування електродних структур і кодування)

    0,102

    6

    79,6

    0,1461456

    4

    Вимірювання параметрів ВШП

    0,1

    5

    70,2

    0,12636

    5

    Різка п'єзопластин

    0,011

    5

    70,2

    0,0138996

    6

    Корпусировке

    0,011

    5

    70,2

    0,0138996

    7

    Приварка антени

    0,061

    5

    70,2

    0,0770796

    8

    Вимірювання парам. готової мітки

    0,1

    4

    60,8

    0,10944

    Разом

    0,511

    -


    0,6289488

    Фонд заробітної плати основних робітників становить

    = 1257898 крб.

    Заробітна плата допоміжних робітників

    руб.,

    де - Годинна ставка середнього розряду допоміжних робітників;

    - Дійсний річний фонд робочого часу одного робітника.

    Заробітна плата допоміжних робітників на одну позначку:

    = 492134,4 * 1 / 2000000 = 0,2460672 руб,

    де - Питомий коефіцієнт трудомісткості річної програми вироби в річній трудомісткості ділянки.

    Заробітна плата ІТП і службовців

    = 11000 * 12 * 1 = 132 т.руб.,

    де - Середня місячна зарплата ІТП за статистичними даними;

    - Кількість ІТП.

    Заробітна плата ІТП і службовців, що припадає на одну позначку:

    .

    Єдиний соціальний податок

    , (3.12)

    де - Фонд заробітної плати i-ої категорії працюючих, ЄСП - єдиний соціальний податок (ставка).

    Результати розрахунків представлені в таблиці 3.12.

    Таблиця 3.12 - Розрахунок чисельності працюючих і заробітної плати

    Найменування категорії працівників

    Кількість осіб

    На програму

    На мітку



    Основна зарплата, руб.

    ЄСП, руб.

    Заробітна плата, руб.

    ЄСП, руб.

    1.Основні робочі

    17

    1257898

    327053,48

    0,62895

    0,1635267

    2.Вспомогательние робочі

    4

    492134,4

    127954,94

    0,24607

    0,0639775

    3.ІТР і службовці

    1

    132000

    34320

    0,066

    0,01716

    Разом

    22

    1882032,4

    489328,42

    0,941016

    0,2446642

    Витрати на силову електроенергію, що йде на технологічні цілі розраховуються як:

    (3.13)

    де - Сумарна потужність електродвигунів на i-й одиниці обладнання;

    - Коефіцієнт використання е / двигунів по потужності ( );

    - Середній коефіцієнт завантаження е / двигунів за часом ( );

    - Коефіцієнт, що враховує втрати електроенергії в мережі заводу ( );

    - Норма машинного часу на операцію, хв; - Середній ККД електродвигунів i-го виду обладнання ( );

    - Вартість 1 кВт год енергії, руб.

    З е = 2,9 * (0,1 * 10 +0,02 * 65 +0,1 * 5 +0,1 * 0,8 +0,01 * 25 +0,01 * 1,8 +0, 06 * 6 +0,1 * 0,2) * 0,75 * 0,7 * 1,1 / 60 * 0,8 = 0,12309 руб.;

    Витрати на амортизацію визначаються за формулою

    = 332664 / 2000000 = 0,16633 руб.,

    де - Амортизація виробничого обладнання (дані таблиці 10).

    Розрахунок загальновиробничих витрат:

    , (3.14)

    де - Витрати на утримання та експлуатацію обладнання, що включають витрати на ремонт обладнання і на мастильно-обтиральні матеріали; - Витрати на експлуатацію технологічного оснащення, що включають витрати на експлуатацію спеціальних пристосувань, витрати на експлуатацію ріжучого і вимірювального інструмента; - Витрати на утримання приміщення з урахуванням освітлення, каналізації, забезпечення гарячою та холодною водою приймаються укрупнено з розрахунку 20% від балансової вартості виробничих площ. - Інші витрати приймаються у розмірі 0,5% від всієї суми загальновиробничих витрат.

    Розрахунок загальновиробничих витрат зводиться в таблицю 3.13.

    Таблиця 3.13 - Розрахунок витрат на загальновиробничі витрати

    Стаття витрат

    На мітку, руб.

    На програму, руб.

    Витрати на утримання та експлуатацію обладнання, в тому числі

    0,12487

    249747

    1) витрати на ремонт обладнання

    0,11352

    227043

    2) витрати на мастильно-обтиральні

    0,01135

    22704

    Витрати на оснащення, в тому числі

    0,00821

    16420

    1) витрати на експлуатацію пристосувань

    -

    -

    2) витрати на різальний інструмент

    0,00322

    6440

    3) витрати на міряльний інструмент

    0,00499

    9980

    Витрати на утримання приміщень

    0,0132

    26400

    Зарплата ІТП і допоміжних робітників

    0,31207

    624134

    ЄСП ІТП і допоміжних робітників

    0,08114

    162275

    Інші витрати

    0,0027

    5395

    Разом загальновиробничі витрати

    0,54219

    1084372

    Витрати на утримання і експлуатацію обладнання:

    = 0,11352 + 0,01135 = 0,12487 руб.

    Витрати на ремонт обладнання визначаються як:

    = 2772200 * 0,063 * 1,3 / 2000000 = 0,11352 руб.

    де - Балансова вартість обладнання, яка відноситься на мітку, руб. (Дані таблиці 10);

    - Норма амортизаційних відрахувань на капітальний і середній ремонти (норматив),%;

    - Коефіцієнт, що враховує витрати на малі ремонти та огляди;

    - Річна програма випуску деталі.

    Витрати на мастильно-обтиральні матеріали укрупнено можуть бути прийняті в розмірі 8-10% від витрат на ремонт обладнання:

    = 0,1 * 0,11352 = 0,01135 руб.

    Витрати на експлуатацію технологічного оснащення

    = 0,00322 +0,085534 = 0,013 руб.

    Витрати на експлуатацію спеціальних пристосувань (таких немає)

    = 0;

    де - Балансова вартість пристосування i-го виду;

    - Коефіцієнт, що враховує витрати на ремонт;

    - Виручка від реалізації пристосування i-й операції після його вибуття з експлуатації, укрупнено ;

    - Термін погашення вартості пристосування, роки, укрупнено

    років; m - кількість видів пристроїв.

    Витрати на експлуатацію ріжучого інструменту

    руб,

    де n - кількість типорозмірів, інструменту;

    - Балансова вартість i-го інструменту;

    - Ціна реалізації списаного інструменту, 10% від вартості інструмента;

    - Витрати на 1 переточування, руб.;

    - Число переточувань;

    - Період стійкості інструмента між двома переточуваннями;

    - Коефіцієнт випадковості убутку інструменту;

    - Машинний час користування i-м інструментом, хв. може бути прийняте укрупнено 70% від .

    Витрати на міряльний інструмент:

    = 0,1 * 166332 * 0,6 / 2000000 = 0,00499 руб,

    де - Сума річних витрат по експлуатації i-го виду вимірювального інструмента (10% від балансової вартості інструментів і пристосувань - дані таблиці 10);

    - Коефіцієнт зайнятості вимірювального інструмента на i-й операції, . Витрати на утримання приміщень з урахуванням освітлення, каналізації, забезпечення гарячою та холодною водою приймаються укрупнено з розрахунку 20% від балансової вартості виробничих площ.

    = 0,2 * 132000/2000000 = 0,0132 руб,

    де - Балансова вартість виробничої площі (дані таблиці 3.10).

    Таблиця 3. 14 - Калькуляція собівартості деталей

    Найменування статей витрат

    На одну позначку, руб.

    На програму, руб.

    1. Матеріали за вирахуванням відходів

    3,68

    7360000

    2. Основна заробітна плата

    0,62895

    1257898

    3. ЄСП

    0,16353

    327053,5

    4.Електроенергія на технологічні цілі

    0,12309

    246180

    5.Амортізація обладнання

    0,16633

    332664

    6.Общепроізводственние витрати

    0,54219

    1084372

    7.Общехозяйственние р-ди (72% до стор.2)

    0,45284

    905686,6

    8. Виробнича собівартість

    5,75693

    11513854

    9. Позавиробничі р-ди (15% до стор.8)

    0,86354

    1727078

    10. Повна собівартість (стор.8 + стор.9)

    6,62047

    13240932

    Ціна мітки розраховується як:

    руб,

    де - Повна собівартість i-ої деталі;

    - Планований прибуток (орієнтовно може бути прийнята в розмірі 12-15% від повної собівартості).

    3.3.5 Розрахунок техніко-економічних показників

    Річний випуск у вартісному вираженні

    = 8 * 2000000 = 16000000 руб.

    Випуск продукції на рік:

    а) на одного працюючого

    = 16000000/22 = 727273 руб. / чол.,

    де - Чисельність працюючих на дільниці;

    б) на одного виробничого робітника

    = 16000000/17 = 941176 руб. / чол.,

    де - Чисельність основних робітників;

    в) на одиницю обладнання

    = 16000000 / 8 = 2000000 руб. / шт.,

    де - Встановлена ​​кількість обладнання;

    г) на 1 м 2 виробничої площі

    = 16000000/105, 6 = 15 151 руб. / М 2,

    де S - виробнича площа, м 2.

    Середньомісячна зарплата:

    а) одного працюючого

    = (1882032,4 +0,3 * 2000000) / (12 * 22) = 9402 руб,

    де - Загальна річна заробітна плата основних, допоміжних робітників і ІТП по дільниці;

    - Спискова чисельність працюючих на дільниці;

    П - загальний прибуток по дільниці;

    б) одного робочого

    = (1882032,4 +0,3 * 2000000) / (12 * 17) = 12167 руб,

    де - Річна заробітна плата основних робочих по дільниці;

    - Спискова чисельність основних робітників на ділянці.

    Енергоозброєність праці

    = 113,8 / 17 = 6,7 кВтг / люд.,

    де - Сумарна потужність електродвигунів обладнання.

    Фондоозброєність

    = (3341196 + 7360000) / 17 = 629 482 руб. / чол.,

    де - Балансова вартість виробничих фондів, руб.;

    - Вартість оборотних коштів (матеріали).

    Фондовіддача

    = 16000000 / (26123003) = 1,5.

    Рентабельність

    = 2000000 / 13240932 * 100% = 15%.

    Розрахунок вищенаведених показників наведений у таблиці 3.15.

    Таблиця 3.15 - Техніко-економічні показники

    Найменування показників

    Од. ізм.

    Значення

    1. Річний випуск



    а) у натуральному виразі

    шт.

    2000000

    б) у вартісному

    руб.

    16000000

    2. Виробнича площа

    м 2

    105,6

    3. Кількість обладнання

    од.

    8

    4. Встановлена ​​потужність

    кВт

    113,8

    5. Чисельність працюючих

    чол.

    22

    в т.ч. основних робочих

    чол.

    17

    6. Трудомісткість деталі



    а) на одиницю

    год.

    0,00852

    б) на програму

    годину

    17033,3

    7. Вартість основних фондів

    руб.

    3341196

    в т.ч. вартість обладнання

    руб.

    2772200

    8. Прибуток

    руб.

    2000000

    9. Випуск продукції в рік на:



    а) на одного працюючого

    руб. / чол.

    727273

    б) одного основного робочого

    руб. / чол.

    941176

    в) на одиницю обладнання

    руб. / шт.

    2000000

    г) на 1 кв.м виробничої площі

    руб. / м 2

    15151

    10. Середня заробітна плата



    а) одного працюючого

    руб. / чол

    9402

    б) одного основного робочого

    руб. / чол

    12167

    10. Енергоозброєність праці

    кВтг / люд.

    6,7

    11. Фондоозброєність праці

    руб. / чол

    629482

    12. Фондовіддача

    руб. / руб.

    1,5

    13. Рентабельність

    %

    15

    3.4 Р асчет комерційної ефективності проекту

    Комерційна ефективність або фінансове обгрунтування проекту визначається співвідношенням фінансових витрат і результатів, що забезпечують необхідну норму прибутковості.

    При здійсненні будь-якого проекту можна виділити три види діяльності:

    1. інвестиційна;

    2. операційна;

    3. фінансова.

    У рамках кожного виду діяльності відбувається приплив і відтік грошових коштів. При цьому в якості ефекту на t-му кроці виступає потік реальних грошей, який і визначається різницею між припливом і відтоком грошових коштів від інвестиційної та операційної діяльності в кожному періоді здійснення проекту

    . (3.14)

    Методика розрахунку основних складових потоку реальних грошей наведена в наступних розділах.

    3.4.1 Розрахунок потоку реальних грошей від операційної (виробничої) діяльності

    Потік реальних грошей від операційної діяльності включає в себе наступні види доходів і витрат (таблиця 3.16).

    При цьому до змінних витрат відносяться: витрати на матеріали, основну та додаткову заробітну плату з відрахуваннями на ЕСН основних виробничих робітників, витрати на електроенергію та ріжучий інструмент. До постійних витрат відносяться: загальновиробничі витрати за мінусом витрат на різальний інструмент; плюс загальногосподарські витрати.

    Таблиця 3.16 - Розрахунок ефекту від операційної діяльності

    Показники

    Рік


    0-й

    1-й

    2-й

    Третя

    4-й

    5-й

    1. Обсяг продажів

    -

    -

    -

    -

    -


    1. Ціна

    -

    -

    -

    -

    -


    1. Виручка (стор.1 'стор.2)

    -

    16000000

    16000000

    16000000

    16000000

    16000000

    1. Позавиробничі витрати

    -

    1727078

    1727078

    1727078

    1727078

    1727078

    1. Змінні витрати

    -

    9197571,50

    9197571,50

    9197571,50

    9197571,50

    9197571,50

    1. Постійні витрати

    -

    1983618,25

    1983618,25

    1983618,25

    1983618,25

    1983618,25

    1. Амортизація будівель, виробничої площі

    -

    6600,00

    6600,00

    6600,00

    6600,00

    6600,00

    1. Амортизація обладнання

    -

    332664

    332664

    332664

    332664

    332664

    1. Відсотки за кредитами (гр.3 табл.20)

    -

    812000

    649600

    487200

    324800

    162400

    1. Прибуток до вирахування податків (стр.3-стор.4-стор.5-стор.6-стр7-стор.8-стор.9)

    -

    1940468,25

    2102868,25

    2265268,25

    2427668,25

    2590068,25

    1. Податки і збори (24% від стор.10)

    -

    465712,381

    504688,381

    543664,381

    582640,381

    621616,381

    1. Проектований чистий дохід (стор.10-стор.11) **

    -

    1474755,87

    1598179,87

    1721603,87

    1845027,87

    1968451,87

    1. Амортизація (стор.7 + стор.8)

    -

    339264,00

    339264

    339264

    339264

    339264,00

    14. Ефект від операційної діяльності (чистий приплив від операцій) (стор.12 + стор.13)

    -

    1814019,87

    1937443,87

    2060867,87

    2184291,87

    2307715,87

    3.4.2 Розрахунок потоку реальних грошей від інвестиційної діяльності

    Потік реальних грошей від інвестиційної діяльності включає в себе наступні види доходів і витрат, розподілених по періодах розрахунку (таблиця 3.17).

    Таблиця 3.17 - Розрахунок ефекту від інвестиційної діяльності

    Показники

    Рік


    0-й

    1-й

    ...

    5-й

    1. Будівлі, споруди (табл.10 стор.1)

    132000,00




    1. Машини та устаткування, передавальні пристрої (табл.10 стор.2, 3,4)

    2984780,00




    1. Нематеріальні активи (витрати на патентування і придбання ліцензій, результатів НДДКР, послуг «ноу-хау») (табл. 6, стор 1-3)

    2149668




    1. Разом: вкладення в основний капітал (стр.1 + стор.2 + стор.3)

    5266448,00




    1. Приріст оборотного капіталу (див. підрозділ 4.2.1)

    511111

    257463



    1. Разом інвестицій (стор.4 + стор.5) кредит *

    5777559,00

    257463



    1. Ефект від інвестиційної діяльності (-стор.6)

    -5777559,00

    -257463



    3.4.3 Розрахунок необхідного приросту оборотного капіталу

    Необхідний приріст оборотного капіталу на плановий період визначається як різниця між загальним нормативом оборотних коштів і їх величиною на початок прогнозного періоду.

    Норма оборотних коштів - це кількість днів, протягом яких оборотні кошти відвернені в матеріальні запаси.

    Норматив оборотних коштів у виробничих запасах сировини і матеріалів розраховується за формулою

    = (7360000/360) * 25 = 511 111 руб.,

    де Q р i - Витрата матеріалу i-го виду за планований період;

    Ц i - Ціна матеріалу i-го виду;

    Д - кількість днів в планованому періоді;

    Т Н i - Норма запасу матеріалу i-го виду.

    Норматив оборотних коштів у запасах готової продукції на складах підприємства визначається за формулою

    = (13240932 / 360) * 7 = 257 463 руб.,

    де Т хр - тривалість зберігання готової продукції.

    За результатами розрахунків заповнюється таблиця 3.18.

    Таблиця 3.18 - Розрахунок потреби в оборотних коштах

    Показники

    Величина показника


    Сировина і матеріали

    Готова продукція

    1. Одноденний витрата, руб.

    20444

    36780

    2. Норма запасу, дн.

    25

    7

    3. Потреба в оборотних коштах, руб. (Стор.1 'стор.2' стор.3)

    511111

    257463

    3.4.4 Розрахунок потоку реальних грошей від фінансової діяльності

    Для реалізації проекту достатнім вважається така кількість власного та залученого (позикового) капіталу, при якому величина балансу грошових потоків у всі періоди діяльності підприємства буде позитивною. Наявність негативної величини в якій-небудь з періодів часу означає, що підприємство не в змозі покривати свої витрати, тобто фактично є банкрутом. Метою фінансування є забезпечення позитивного ліквідного залишку грошових коштів в усі періоди часу від початку до кінця реалізації проекту.

    За результатами аналізу таблиці 17 і 18 визначається сума коштів, необхідних для фінансування проекту, і виявляються джерела фінансування (таблиця 3.19).

    Таблиця 3.19 - Джерела фінансування

    Основні види істочноков фінанс-ня

    Рік


    0

    1

    2

    3

    4

    5

    Нерозподілений прибуток


    1474755

    1598179

    1721603

    1845027

    1968451

    Кредит

    5800000






    РАЗОМ

    5800000

    1474755

    1598179

    1721603

    1845027

    1968451

    Необхідно структуру джерел фінансування показати на круговій діаграмі (рисунок 3.1).

    Малюнок 3.1 - Структура джерел фінансування

    При відповіді на питання про джерела фінансування необхідно враховувати, що мова йде про те, яку частку потрібних коштів можна і потрібно отримати у формі кредиту, а яку краще залучити у вигляді акціонерного капіталу.

    Рекомендується інвестиції, необхідні в нульовому році, фінансувати за рахунок кредиту, а інвестиції, необхідні у першому році, - за рахунок нерозподіленого прибутку.

    Фінансування через кредити краще для проектів, пов'язаних з розширенням виробництва на вже діючих підприємствах.

    Таблиця 3. 20 - План погашення кредиту

    Рік

    Борг

    %

    Пог-е боргу

    1

    5800000,00

    812000

    1160000

    2

    4640000,00

    649600

    1160000

    3

    3480000,00

    487200

    1160000

    4

    2320000,00

    324800

    1160000

    5

    1160000,00

    162400

    1160000

    Для проектів ж, які пов'язані зі створенням нового підприємства або реалізацією технічного нововведення, кращим джерелом фінансування може служити акціонерний капітал.

    Доцільність вкладення коштів і можливість отримання інвесторами доходу визначається за допомогою показників терміну окупності інвестицій та рівня рентабельності.

    Потік реальних грошей від поточної фінансової діяльності, не пов'язаної з реалізацією оцінюваного проекту включає в себе наступні види доходів і витрат (таблиця 3.21):

    Таблиця 3.21 - Потік реальних грошей від фінансової діяльності

    Показники

    Рік


    0

    1

    2

    3

    4

    5

    1. Приріст соб. кап-ла


    1474755,87

    1598179,87

    1721603,87

    1845027,87

    1968451,87

    2. Кредити получ-ні

    5800000






    3. Погашення


    1160000

    1160000

    1160000

    1160000

    1160000

    4. Виплата дивідендів







    Ефект від фін. діяльності

    5800000

    314755,87

    438179,87

    561603,87

    685027,87

    808451,87

    3.4.5 Розрахунок показників комерційної ефективності проекту

    Розрахунки необхідні для визначення комерційної ефективності інноваційного проекту можна провести за допомогою наступної таблиці 22, де коефіцієнт дисконтування визначається за формулою:

    ,

    де t - крок розрахунку, як рік розрахунку; t = 0.1.2.3.4.5

    E n - прийнята норма дисконту, яка визначається за формулою:

    = 0,17 +0,0072 = 0,177,

    де E t - середня ставка по депозитах в t-му році розрахункового періоду; 9%

    I t - прогнозований темп інфляції в t-му році розрахункового періода.8%

    Отримане значення коефіцієнта дисконтування береться з точністю до шостого знака.

    Таблиця 3.22 - Розрахунок показників комерційної ефективності проекту

    Показники

    Рік


    0-й

    1-й

    2-й

    Третя

    4-й

    5-й

    1. Ефект від інв. діяльності (стор.6 табл.17)

    -5800000

    -257463,00





    1. Ефект від оп. діяльності (стор.14)


    1814019,87

    1937443,87

    2060867,87

    2184291,87

    2307715,87

    1. Потік реальних грошей (стор.2 + стор.1)

    -5800000

    1556556,87

    1937443,87

    2060867,87

    2184291,87

    2307715,87

    1

    0,849473

    0,721605

    0,612984

    0,520714

    0,442332

    1. Дисконтований потік реальних грошей (поточна вартість) (стор.3

    -5800000

    1322253,54

    1398069,055

    1263279,32

    1137390,65

    1020777,45

    1. Наростаючим підсумком

    -5800000

    -4477746,45

    -3079677,4

    -1816398,07

    -679007,41

    341770,039

    Динаміку потоку реальних грошей покажемо на графіку з виділенням ефекту від інвестиційної, операційної та фінансової діяльності (рисунок 3.2).

    Рисунок 3.2 - Динаміка потоку реальних грошей

    Сума дисконтованих грошових потоків становитиме залишок ліквідних коштів у відповідний період.

    На основі даних таблиці 22 проводиться розрахунок основних показників ефективності проекту за наступними формулами.

    1. Чиста поточна вартість (ЧДД) обчислюється за формулою:

    = 341770,0385 руб.,

    де Р t - результати, що досягаються на кроці розрахунку t;

    З t - Витрати, здійснювані на тому ж кроці;

    Т - горизонт розрахунку (дорівнює номеру кроку розрахунку, на якому виробляється ліквідація об'єкта).

    1. Індекс прибутковості (ІД) визначається:

    = 341770,0385 / 5996266,95 +1 = 1,06,

    де ДСІ - дисконтована вартість інвестицій (сума дисконтованих капіталовкладень).

    1. Внутрішня норма прибутковості (ВНД) визначається за формулою:

    = 20%,

    де Е 1 - менша з двох ставок, при якій ЧДД> 0;

    Е 2 - більша з двох ставок, при якій ЧДД <0.

    Різниця між ставками не повинна перевищувати двох-трьох процентних пункту.

    1. Термін окупності рекомендується визначати з урахуванням чинника часу (з дисконтуванням). Результати розрахунку оформимо у вигляді таблиці 3.23.

    Таблиця 3.23 - Розрахунок терміну окупності проекту

    Показники

    Рік


    0-й

    1-й

    2-й

    Третя

    4-й

    5-й

    1. Грошові надходження (стор.3 Табл.22)

    -58000000

    1556556

    1937443

    2060867

    2184291

    2307715

    2. Коефіцієнт дисконтування

    1

    0,849473

    0,721605

    0,612984

    0,520714

    0,442332

    3. Поточна вартість грошових надходжень (стор.1 'стор.2)

    -5800000

    1322253

    1398069

    1263279

    1137390

    1020777

    4. Поточна вартість грошових надходжень наростаючим підсумком (послідовне додавання сум стор.3)

    -5800000

    -4477746

    -3079677

    -1816398

    -679007

    341770

    5. ДСІ

    5996266

    Термін окупності


    років

    4,67

    місяців

    56

    Період часу, необхідний для відшкодування інвестицій, (термін окупності) представимо на графіку за допомогою гістограми (малюнок 3.3).

    Всі розраховані показники ефективності зведемо в підсумкову таблицю 3.24. Ї

    Таблиця 3.24 - Основні показники ефективності інвестиційного проекту

    Показники

    Значення показника

    ЧДД, руб.

    341770

    ВНД,%

    20

    ВД

    1,06

    Термін окупності, років

    4,67

    Висновки. Розглянутий проект в цілому є ефективним, з терміном окупності, що перевищує 4,67 років.

    4. Безпека життєдіяльності та охорона навколишнього середовища

    У даній главі розглянуті небезпечні та шкідливі фактори, а також основні принципи забезпечення безпеки праці при виробництві пасивних радіочастотних ідентифікаційних міток. Розглянуто також питання забезпечення екологічної безпеки підприємства і можливі заходи щодо зменшення впливу різних видів забруднень на навколишнє середовище.

    4.1 Шкідливі та небезпечні фактори в цеху виготовлення радіочастотних ідентифікаційних міток на ПАР. Охорона праці

    Всі фактори прийнято поділяти на фізичні, хімічні, психофізіологічні. Розглянемо кожну з цих груп докладніше і визначимо, які заходи необхідно вжити для зменшення впливу того чи іншого чинника, або його усунення стосовно до нашого виробництва.

    Фізичні небезпечні та шкідливі фактори

    Шум відноситься до шкідливого фактора. Шум виникає при механічних коливаннях у твердих, рідких і газоподібних середовищах. Шумом є різні звуки, що заважають нормальній діяльності людини і викликають неприємні відчуття. Звук являє собою коливальний рух пружного середовища, сприймається людським органом слуху. Підвищення звукового тиску негативно впливає на орган слуху. Шум у 20 - 30 ДБ практично нешкідливий для людини, що відповідає природному звуковому фону. Допустима межа шумового впливу, безпечна для людини становить 80 ДБ. Шум в 130 ДБ вже викликає в людини болюче відчуття, а досягнувши 150 ДБ стає для нього нестерпним.

    При виробництві радіочастотних ідентифікаційних міток джерелами шуму є: механічний вакуумний насос установки УВН-75-П1 на ділянці напилення електродних структур мітки, блок вакуумної відкачки автоматичної установки плазмохімічного травлення алюмінію "Плазма-150 ПМ", шум вентиляційної системи, шуми електронних вузлів установок і агрегатів очищення повітря. При цьому у операторів при підвищеному шумовому фоні можуть спостерігатися такі симптоми: підвищення кров'яного тиску, почастішання пульсу та дихання, зниження гостроти слуху, послаблення уваги, деякі порушення координації руху, зниження працездатності. Суб'єктивно дії шуму можуть виражатися у вигляді головного болю, запаморочення, загальної слабкості.

    Інтенсивний шум сприяє зниженню уваги і збільшення кількості помилок при виконанні технологічних операцій.

    Основним способом запобігання негативного шумового впливу є покриття механічного вакуумного насоса установки УВН-75-П1 і блоку вакуумної відкачки установки «Плазма-150 ПМ» звукоізолюючими кожухами. Кожухи можуть бути знімними і розбірними, із дверцятами, а також мати отвори для введення комунікацій. Стінки кожуха виконуються з листових вогнетривких чи важкогорючих матеріалів (сталі, дюралюмінію, пластмас). Внутрішня поверхня кожуха обов'язково повинна облицьовуватися звукопоглинальними матеріалами товщиною 30 - 50 мм для підвищення його ефективності. Стінки кожуха не повинні стикатися з ізольованих агрегатом.

    Визначимо звукоізолюючу здатність кожуха механічного вакуумного насоса установки УВН-75-П1 і блоку вакуумної відкачки установки «Плазма-150 ПМ» на частоті f = 4000Гц при наступних заданих параметрах:

    - Розміри кожуха l х b х h = 1500х600х1000 мм;

    - Матеріал і товщина кожуха - алюмінієвий сплав, δ = 1 мм;

    - Внутрішня поверхня кожуха облицьована звукопоглинаючим матеріалом марки БЗМ товщиною δ = 50 мм;

    - Кожух має 4 отвори діаметром D = 100,100,200,200 мм;

    - Рівень шуму в точці, яка відступає від його поверхні на відстані r = 0,5 м становить на частоті 4000 Гц 70 дБ.

    Двигун насоса і блок вакуумної відкачки встановлені в приміщенні виробничого ділянки розміром 15х10х3, 5м. Визначимо рівень шуму в цьому приміщенні на тій же відстані r після покриття стін приміщення звукопоглинаючим матеріалом - плитою «Сілакпор» [24].

    Для частоти f = 4000 Гц знаходимо постійну поширення γ m і хвильовий опір ω:

    γ m = 37,0 + j 78,0 = β m + j α m, (4.1)

    ω = 1,94 - j 0,86 = ω г + j ω i. (4.2)

    Визначаємо акустичний імпеданс звукопоглинального матеріалу, закріпленого безпосередньо на стінках кожуха:

    Z 00 = ω th γδ = R a + jX сл (4.3)

    sh γ m δ = sh (β m + j α m) δ = sh β m δ cos α m δ + j ch β m δ sin α m δ =

    = Sh 1,85 cos 3,9 + j ch 1,85 sin 3,9 =

    = 3,101 · (-0,726) + j 3,259 · (-0,688) = -2,25 - j 2,24 = 3,17 e j 44 ° 78 '.

    При цьому враховуємо наступні співвідношення:

    a + bi = r · e i φ, (4.4)

    r = , (4.5)

    cos φ = a / r. (4.6)

    Розраховуємо:

    β m δ = 37,0 · 0,05 = 1,85,

    α m δ = 78,0 · 0,05 = 3,9,

    ch γ m δ = ch β m δ cos α m δ + jsh β m δ sin α m δ = ch 1,85 cos 3,9 + jsh 1,85 sin 3,9 =

    3,259 · (-0,726) + j 3,101 (-0,688) = -2,37 - j 2,13 = 3,19 e j 42 ° 01 '.

    Z 00 = 2,12 e - j 23 ° 78 '× 3,17 e j 44 ° 78' / 3,19 e j 42 ° 01 '= 2,11 e j 21 ° 01' = 2,11 cos 21 ° 01 ' - j 2, 11 sin 21 ° 01 ' = 2,11 · 0,93 + j 2,11 · 0,36 = 1,96 + j 0,76 = R a + JX сл.

    Визначимо коефіцієнт звукопоглинання α по:

    .

    Площа всієї внутрішньої поверхні кожуха:

    S шкір = 1,5 · 0,6 · 2 + 1,5 · 1 · 2 + 0,6 · 1 · 2 = 1,8 +3 +1,2 = 6 м 2.

    Площі отворів:

    S 01 = S 02 = π D 2 / 4 = π · 0,1 2 / 4 = 0,0078 м 2.

    S 03 = S 04 = π D 2 / 4 = π · 0,2 2 / 4 = 0,0314 м 2.

    Визначимо площу поверхні кожуха, фанерованого звукопоглинаючим матеріалом:

    S 'шкір = K · (S шкір - S 01 - S 02 - S 03 - S 04) = 1 · (6 - 2 · 0,0078 - 2 · 0,0314) = 6-0,0156-0,0628 = 5,92 м 2.

    Звукоізолююча здатність кожуха для частоти звукових коливань f = 4000 Гц R s ≈ 31 дБ.

    Визначаємо середній коефіцієнт звукопоголощенія всередині кожуха:

    α ср шкір = α S 'шкір / S шкір = 0,84 · 5,92 / 6 = 0,83.

    Розрахуємо величину, що враховує вплив звукопоглинання всередині кожуха на його звукоізолюючу здатність:

    R α = 10 lg (1 / α ср шкір) = 0.81 дБ.

    Визначимо поправку Δ R 0, враховує вплив двох отворів на звукоізолюючу здатність кожуха:

    Δ R 0 = 10 lg (1 + φ 1 (S 01 / S шкір) 10 0,1 Rs + φ 2 (S 02 / S шкір) 10 0,1 Rs + φ 3 (S 03 / S шкір) 10 0,1 Rs + φ 4 (S 04 / S шкір) 10 0,1 Rs) = 10 lg (1 + 10 (0,0078 / 6) 10 0,1 · 31 +10 (0,0078 / 6) 10 0,1 · 31 +10 (0,0314 / 6) 10 0,1 · 31 +10 (0,0314 / 6) 10 0,1 · 31) = 22,2 дБ.

    Коефіцієнти φ 1, φ 2, φ 3, φ 4 вибираємо рівними 10.

    Розрахунок звукоізолюючої здібності кожуха на частоті f = 4000 Гц має вигляд:

    R шкір = R s - R α - Δ R 0 = 31 - 0,81 - 22,2 ≈ 8 дБ.

    Визначимо рівень шуму агрегату на частоті f = 4000 Гц і на відстані 0,5 м при приміщенні його в кожусі:

    L шкір = L - R шкір = 70 - 8 = 62 дБ.

    Звукопоглинання приміщення до використання звукопоглинаючих матеріалів:

    А 1 = Σα i · S i = 2 · 0,09 · 15 · 10 +2 · 0,09 · 15 · 3,5 +2 · 0,09 · 10 · 3,5 = = 27 +9,45 +6,3 = 42,75 Себіна .

    Звукопоглинання приміщення після внесення звукопоглотітеля (плита «Сілакпор»):

    A 2 = A 1 + Σα i · S i = 42,75 +2 · 0.71 · 15 · 10 +2 · 0.71 · 15 · 3.5 +2 · 0.71 · 10 · 3.5 = = 42,75 +213 +74,55 +49,7 = 380 Себіна

    Обчислимо зменшення рівня шуму в приміщенні після його обробки звукопоглотітелем:

    Δ L = 10 lg A 2 / A 1 = 10 lg 380/42, 75 = 9,49 дБ.

    Визначення шум агрегату після обробки приміщення звукопоглотітелем:

    L 2 = L 1 - Δ L = 62 - 9,49 = 52,51 дБ.

    Таким чином, при використанні захисного кожуха і обробки приміщення звукопоглинальними матеріалами, рівень шуму знизиться практично на 10 дБ.

    При виробництві радіочастотних ідентифікаційних міток використовується сучасне обладнання («Плазма-150 ПМ»), або модернізоване (УВН-75-П1), що дозволяє оператору здійснювати дистанційний контроль при виконанні операцій за допомогою ЕОМ. Тому на шляху прямування шуму можливе застосування акустичних екранів, отгораживающих джерело шуму від сусіднього робочого місця. Екрани виготовляють із сталевих або алюмінієвих листів товщиною 1,5 ¸ 2 мм. Листи облицьовують звукопоглинаючим матеріалом завтовшки не менше 50 мм.

    Акустична обробка приміщення - Це облицювання стін і стелі звукопоглинальними матеріалами, а також розміщення в приміщенні штучних поглиначів, що представляють собою вільно підвішені об'ємні поглинають тіла різної форми.

    Під звукопоглинанням розуміють властивість поверхонь зменшувати інтенсивність відбитих ними хвиль за рахунок перетворення звукової енергії в теплову.

    Для акустичної обробки можуть бути застосовані однорідні пористі матеріали, критерієм вибору яких є відповідність максимуму в частотній ефективності матеріалу максимуму у спектрі знижуваної шуму в приміщенні.

    Акустично оброблені поверхні приміщення зменшують інтенсивність відбитих звукових хвиль, що призводить до зниження шуму в зоні відбитого звуку; в зоні прямого звуку ефект акустичної обробки значно нижче.

    Звукопоглинаюча облицювання розміщується у верхніх частинах стін таким чином, щоб акустично оброблена поверхня становила не менше 60% від загальної площі обмежують приміщення поверхонь. При виробництві радіочастотних ідентифікаційних міток доцільно розглянути застосування звукопоглинального підвісної стелі.

    Якщо площа поверхонь, на яких можливе розміщення звуковбирною облицювання мала, або конструктивно неможливо виконати облицювання на огороджувальних поверхнях, то застосовуються штучні звукопоглотители. Такі поглиначі можуть застосовуватися на шляху поширення шуму вентиляційної системи.

    Вібрація

    Вібрацією називають коливальний рух, викликане працюють електродвигунами, двигунами потужних насосів та ін Вібрація виникає внаслідок недосконалості їх конструкції технічних пристроїв, неправильної експлуатації, зовнішніх умов. Як правило, шум є наслідком вібрації, і обидва чинники призводять до зниження продуктивності праці, виброболезнь, погіршення самопочуття.

    Вібрацію від двигуна насоса УВН-75-П1, автомата дискової різання ЕМ-2065, а також блоку вакуумної відкачки установки «Плазма-150 ЛМ», можна знизити шляхом його установки на підстави з твердокамінний порід. Також необхідно використовувати демпфуючі прошарку з гуми.

    Електромагнітні поля і випромінювання

    Електромагнітне поле (ЕМП) радіочастот, характеризується здатністю нагрівати матеріали; поширюватися в просторі і відбиватися від кордону розділу двох середовищ; взаємодіяти з речовиною. Джерелами ЕМП радіочастотного діапазону є: високочастотні генератори та перетворювачі для одержання високої напруги; контрольно-вимірювальна апаратура; шафи автоматизації та керуючі ЕОМ.

    Джерелами електромагнітних полів (ЕП) промислової частоти є: все виробниче обладнання, вимірювальні прилади, що працюють від мережі 50 Гц.

    Оператор знаходиться в зоні впливу електромагнітних полів під час роботи з обладнанням, а так само при його налаштуванні та ремонті.

    При оцінці умов праці враховуються час впливу ЕМП і характер опромінення працюючих.

    При впливі ЕМП на біологічний об'єкт відбувається перетворення електромагнітної енергії зовнішнього поля в теплову, що супроводжується підвищенням температури тіла або локальним виборчим нагріванням тканин, органів, клітин, особливо з поганою терморегуляцією (кришталик, склоподібне тіло, насінники та ін.) Тепловий ефект залежить від інтенсивності опромінення.

    Дія ЕМП радіочастот на центральну нервову систему при щільності потоку енергії (ППЕ) більше 1 мВт / см 2 свідчить про її високу чутливість до електромагнітних випромінювань. Однак спостерігаються реакції відрізняються великою варіабельністю і фазним характером, включаючи умовнорефлекторні і поведінкові реакції.

    Зміни в крові спостерігаються, як правило, при ППЕ вище 10 мВт / см 3. При менших рівнях дії спостерігаються фазові зміни кількості лейкоцитів, еритроцитів і гемоглобіну (частіше лейкоцитоз, підвищення еритроцитів і гемоглобіну). При тривалому впливі ЕМП відбувається фізіологічна адаптація або ослаблення імунологічних реакцій.

    Поразка очей у вигляді помутніння кришталика - катаракти є одним з найбільш характерних специфічних наслідків впливу ЕМП в умовах виробництва. Крім цього, потрібно мати на увазі і можливість несприятливого впливу ЕМП-опромінення сітківку і інші анатомічні утворення зорового аналізатора.

    ЕМП радіочастот у діапазоні частот 60 кГц-300 МГц оцінюється напруженістю електричної та магнітної складових поля; в діапазоні частот 300 МГц-300 ГГц поверхневою щільністю потоку енергії (ППЕ) випромінювання та створюваної ним енергетичної навантаженням (ЕН).

    Максимальне значення ППЕ не повинно перевищувати 10 Вт / м 2 (1000 мкВт / см 2).

    При тривалому хронічному впливі ЕП струмів промислової частоти можливі суб'єктивні розлади у вигляді скарг невротичного характеру, які проявляються до кінця робочої зміни.

    Засоби і методи захисту від ЕМП діляться на три групи: організаційні, інженерно-технічні та лікувально-профілактичні.

    Організаційні заходи передбачають запобігання потрапляння людей у зони з високою напруженістю ЕМП або короткочасне перебування в них.

    Інженерно-технічний захист, зводяться до наступного: електрогерметізація елементів схем, блоків, вузлів установки УВН-75-П1, так як вони є основними джерелами ЕМП радіочастотного діапазону при виробництві міток і вимагають доробки; захист робочого місця від опромінення шляхом екранування відбивають або поглинають обов'язково заземленими екранами. Робоче місце оператора доцільно видалити на безпечну відстань від джерела випромінювання шляхом модернізації встановлення і застосування керуючої ЕОМ.

    Лікувально-профілактичні заходи повинні бути спрямовані насамперед на раннє виявлення порушень у стані здоров'я працюючих. Для цієї мети передбачені попередні та періодичні медичні огляди осіб, що працюють в умовах впливу НВЧ - 1 раз на 12 місяців, УВЧ і ВЧ-діапазону-1 раз на 24 місяці.

    Електробезпека

    При дії електричного струму на організм людини відбуваються порушення основних фізіологічних функцій організму - дихання, роботи серця, обміну речовин. Електричні травми - це місцеві ураження тканин організму, які діляться на електричні опіки, електричні знаки, металізація шкіри і механічні ушкодження. Найчастіше у людини, що постраждав від електрики спостерігається одночасно кілька видів поразки.

    За ступенем небезпеки ураження електричним струмом приміщення, де виробляються радіочастотні ідентифікаційні мітки, відноситься до приміщень без підвищеної небезпеки, які характеризуються нормальною температурою і вологістю, відсутністю пилу, наявністю нетокопроводящих підлог.

    Джерела небезпеки виникають: при наявності електричного потенціалу на корпусі не заземленого технологічного обладнання; під час проведення процесів ремонту та налагодження установок, коли зняті захисні кришки і кожухи.

    Заходи щодо захисту від можливого ураження електричним струмом:

    1) ізоляція проводів та ізоляція корпусу обладнання;

    2) інформаційні таблички (з попередженням);

    3) забезпечення недоступність струмоведучих частин для випадкового дотику;

    4) заземлення всього виробничого обладнання;

    5)   можливість автоматичного відключення пошкоджених мереж при аваріях.

    6) при ремонті обладнання необхідно використовувати ручний інструмент з діелектричними рукоятками для робіт з U ≤ 1000 В, діелектричні рукавички.

    Пожежо-і вибухонебезпечність.

    Згідно СНіП, виробництво радіочастотних ідентифікаційних міток за ступенем вибухопожежонебезпеки відноситься до категорії «Б». Ця категорія містить в собі виробництва, в яких використовуються горючі рідини (розчинники, ацетон, змочувач ВП 10, застосовувані для очищення підкладок; азотна кислота (операція травлення), при контакті з багатьма горючими матеріалами викликає їх самозаймання) з температурою спалаху вище 28 і до 61 ° С включно.

    Незахищеним джерелом нагріву легкозаймистих речовин, що застосовуються для очищення пластин ніобіту літію від забруднень, служить установка хімічного очищення «Лада-М», де відбувається їх нагрівання до 160 0 С. При неправильній експлуатації даного обладнання або при несправності вузлів, або пошкодженні струмоведучих частин можливе займання.

    Операція напилення алюмінієвої плівки виробляється на УВН-75-П1, для якої необхідно створення вакууму в робочій камері. Дана технологічна операція вимагає створення інертного середовища за допомогою аргону і продування камери сухим воднем для запобігання окислення алюмінієвої плівки. Балони, що містять водень і аргон знаходяться під тиском і вибухонебезпечні.

    На установці вакуумного напилення та на автоматичній установці плазмохімічного травлення алюмінію "Плазма-150 ПМ" є кріосорбціонние пастки, які використовують рідкий азот. Під час пошкодження шлангів для подачі речовини в установку, а також при руйнуванні судини Дьюара може відбуватися конденсація на охолоджених рідким азотом поверхнях кисню і загоряння при контакті з горючими матеріалами. Для зменшення ймовірності таких аварій необхідна надійна ізоляція проводів електроживлення установок для виключення їх пошкодження износо-і вологостійкими матеріалами. Перед початком експлуатації установок УВН-75-П1, «Плазма-150 ПМ» необхідна перевірка на герметичність робочої камери. Балони з воднем і аргоном слід зберігати подалі від можливих джерел спалахування і тепла в спеціальній шафі і уважно стежити за їх станом і тиском газу.

    Також необхідно стежити за станом труб і шлангів, що з'єднують балони з установкою, та вчасно виявляти витоку. Перед проведенням робіт необхідно перевіряти зовнішнім оглядом справність судин Дьюара, під'єднувальних шлангів, запірної арматури. У виробничому приміщенні обов'язково повинні бути засоби пожежогасіння, які не викликають замикань (хімпенние ОХП-10 та вуглекислотні ручні ОУ-5, ОУ-8).

    Нормування мікроклімату

    Нормування мікроклімату в робочих приміщеннях здійснюється відповідно до санітарних правил і норм, викладених у "СанПіН 2.2.4.548-96. Гігієнічні вимоги до мікроклімату виробничих приміщень ".

    Фактори, що порушують мікроклімат: нагріваються поверхні працюючого устаткування (ЕОМ та електронні системи управління, камера вакуумного напилення, робоча камера установки плазмохімічного травлення, установка хімобробки, шафа для сушіння підкладок); нагрів розчинників, кислот і лугів для прискорення хімічних реакцій очищення підкладок від забруднень; випаровування рідких речовин (вода для збирання та промивки виробів, які очищають розчини та рідини); присутність людей.

    При температурі повітря більше 30 0 С працездатність людини починає падати. Переносимість людиною температури в значній мірі залежить від вологості і швидкості навколишнього повітря.

    Вологість повітря дуже впливає на терморегуляцію організму. Підвищена вологість (понад 85%) утрудняє терморегуляцію, а низька (нижче 20%) викликає пересихання слизових оболонок. Рух повітря в приміщеннях є важливим фактором, що впливає на самопочуття людини. У жаркому приміщенні рух повітря сприяє збільшенню віддачі теплоти організмом і покращує його стан, але справляє негативний вплив при низькій температурі повітря.

    Оптимальні мікрокліматичні умови забезпечують відчуття теплового комфорту протягом робочої зміни, не викликають відхилень у стані здоров'я, підтримують високий рівень працездатності.

    У виробничих приміщеннях при виробництві радіочастотних міток повинні забезпечуватися оптимальні параметри мікроклімату для категорії робіт «1а» і «1б» відповідно до діючих санітарно-епідеміологічними нормативами мікроклімату. До цих категорій відносяться роботи з інтенсивністю енерговитрат до 150 ккал / год, вироблені сидячи, стоячи або пов'язані з ходьбою і супроводжуються деяким фізичним напруженням. Оптимальні параметри мікроклімату повинні бути дотримані у відповідності зі значеннями, зазначеними в таблиці 4.1.

    Таблиця 4.1 - Оптимальні величини показників мікроклімату на робочих метах виробничих приміщень

    Період року

    Категорія робіт за рівнем

    енерговитрат, Вт

    Температура повітря, о С

    Температура поверхонь, о С

    Відносна вологість,%

    Швидкість

    руху

    повітря, м / с

    Холодний

    Іа (до 139)

    Iб (140-174)

    22-24

    21-23

    21-25

    20-24

    60-40

    60-40

    0,1

    0,1

    Теплий

    Ia (до 139)

    Iб (140-174)

    23-25

    22-24

    22-26

    21-25

    60-40

    60-40

    0,1

    0,1

    Вжиті заходи щодо нормування мікроклімату:

    1. У холодний період року температура і вологість підтримується регульованою системою водяного опалення від міської ТЕЦ.

    2. У теплу пору року для нормування температури і вологості повітря використовується кондиціонування з рівномірною подачею повітря.

    3. Використання штучної місцевої та загальної вентиляції. для підтримки нормальних, що відповідають нормам умов мікроклімату, а так само для зменшення концентрації шкідливих хімічних речовин в повітрі. Установки різання пластин ніобіту літію, фотолітографії, хімічної обробки, мають герметичні кришки, таким чином, джерело виробничих шкідливостей міститься всередині простору. У них встановлені власні витяжні повітропроводи.

    4. Обов'язкова спецодяг робітників.

    Хімічні шкідливі і небезпечні фактори виробництва.

    1. Хімічні речовини, які використовуються на стадії попереднього очищення підкладок ніобіту літію:

    Ацетон.

    Легкозаймистою рідиною. Слаботоксічен. Ацетон має збудливим і наркотичною дією, вражає центральну нервову систему, має здатність накопичуватися в організмі, у зв'язку з чим токсичну дію залежить не тільки від його концентрації, але і від часу впливу на організм. Для людини ЛД50 оцінюється в 1.159 г / кг. ГДК 200 мг / м 3.

    1. Хімічні речовини, які використовуються на стадії остаточного очищення підкладок ніобіту літію.

    Сода кальцинована технічна (натрій вуглекислий, карбонат натрію)

    Технічна кальцинована сода пожежо-і вибухобезпечне, за ступенем дії на організм відноситься до речовин 3-го класу небезпеки [25].

    Вдихання пилу може викликати подразнення дихальних шляхів, кон'юнктивіт. При тривалій роботі з розчинами можливі екземи; концентрований розчин при попаданні в очі може викликати опік, невроз, а в подальшому - помутніння рогівки. Їдкий при зволоженні.

    Тринатрійфосфат (тризаміщені фосфорнокислий натрій)

    Тринатрійфосфат пожежо-і вибухобезпечний, має лужні властивості, за ступенем дії на організм відноситься до речовин 2-го класу небезпеки. Плавиться при температурі 70 ° С.

    Пил викликає подразнення слизових оболонок очей і верхніх дихальних шляхів, а також зміна шкірних покривів типу дерматитів і екзем.

    Натрію метасиликат

    Метасиликат натрію пожежо-і вибухобезпечний, за ступенем дії на організм відноситься до речовин 2-го класу небезпеки.

    При попаданні на вологу шкіру, слизові оболонки і особливо очі викликає хімічні опіки. Вдихання метасилікат натрію викликає зміни в легенях - силікоз. При пожежі можливі опіки.

    Змочувач ВП-10

    Змочувач ВП-10 є пожежонебезпечним, за ступенем дії на організм відноситься до речовин 3-го класу небезпеки. Запалюється від відкритого полум'я при нагріванні

    Небезпечний при ковтанні. Викликають роздратування шкіри та очей. Мають алергенна дію. Попадання на шкіру викликає контактний дерматит. При попаданні в очі розвивається кон'юнктивіт.

            1. Натрій їдкий технічний (сода каустична, натрію гідрат окису технічний, гідрат окису натрію, їдкий натрій, гідроокис натрію, гідроксид натрію, натр їдкий, натрієва луг) застосовується на стадії очистки металізованої підкладки п'єзоелектрики від окислів.

    Технічний їдкий натрій пожежо-і вибухобезпечний, за ступенем дії на організм відноситься до речовин 2-го класу небезпеки.

    При попаданні на шкіру викликає хімічні опіки, а при тривалому впливі може викликати виразки та екземи. Сильно діє на слизові оболонки. Небезпечне потрапляння в очі. Небезпечний при вдиханні, ковтанні, потрапляння на шкіру та слизові оболонки. Викликає кашель, стиснення в грудях, нежить, слезотечіе, довго не загоюються опіки слизової оболонки порожнини рота, стравоходу, шлунка і важкі опіки слизової очей до втрати зору.

    1. На стадії травлення алюмінієвої плівки застосовуються такі хімічні речовини:

    Ортофосфорна кислота термічна технічна.

    Ортофосфорна кислота пожежо-і вибухобезпечна, негорюча рідина відноситься до речовин помірної куммулятівная. При контакті зі шкірою викликає опіки, запальні захворювання шкіри, при вдиханні кашель, при попаданні в очі печіння. Клас небезпеки - 2.

    Оцтова кислота крижана.

    Дратує очі та дихальні шляхи, викликає опіки шкіри.

    Азотна ки c лота.

    Властивості: азотна кислота токсична, сильний окислювач. При контакті з багатьма горючими матеріалами викликає їх самозаймання.

    Також на ділянках різання, шліфування й полірування пластин ніобіту літію утворюється мелкодисперсная пил, а також суміші пилу з поліруючими порошками, які при попаданні в органи дихання людини також можуть мати негативний вплив. Запобіжні заходи: максимальна механізація і автоматизація виробництва радіочастотних ідентифікаційних міток (використання сучасної установки хімічного очищення 'Лада-М' виключає безпосередній контакт оператора з хімічними реактивами, їхня подача в робочу зону і видалення з неї здійснюється автоматично). Так як камера установки не герметична доцільно встановити місцеву витяжну вентиляцію для виключення розповсюдження легколетучих сполук по всьому приміщенню. Автоматична установка плазмохімічного травлення алюмінію "Плазма-150 ПМ" у своєму складі також має витяжну вентиляцію. Автомат дискової різання ЕМ-2065 герметичний і оснащений власною автоматичною системою відмивання отриманих після різання кристалів у дистильованій воді. Ділянки шліфування й полірування пластин доцільно оснастити місцевою вентиляцією.

    Серед робітників необхідно проводити часті медогляди, вони повинні бути забезпечені чистими столовими та душовими, необхідна також видача та регулярне очищення сучасної спецодягу;

    Для своєчасного надання першої допомоги при ураженні хімічними реактивами в процесі їх транспортування до місця проведення операції, а також при їх завантаженні-вивантаженні, потрібна наявність медпункту на підприємстві.

    Крім того, необхідно навчання робочого персоналу правилам поводження з небезпечними і шкідливими хімічними речовинами, а також методам щодо запобігання та усунення надзвичайних ситуацій з використанням цих речовин.

    Також обов'язкова наявність ємності з піском для нейтралізації кислот і лугів, герметичних шаф для зберігання реактивів з витяжкою, а також наявність засобів пожежогасіння.

    Виробниче освітлення

    Рівномірний розподіл яскравості в полі зору має важливе значення для підтримки працездатності людини. Якщо в полі зору постійно перебувають поверхні, що значно відрізняються по яскравості (освітленості), то при перекладі погляду з яскраво-на слабоосвещенную поверхню очей змушений переадаптіроваться. Часта переадаптаціі веде до розвитку втоми зору та ускладнює виконання виробничих операцій.

    Необхідні рівні освітленості нормуються у відповідності зі СНіП 23-05-95. До гігієнічним вимогам, що відображає якість виробничого освітлення, відносяться:

    - Рівномірний розподіл яскравостей у полі зору й обмеження тіней;

    - Обмеження прямої та відбитої блесткості;

    - Обмеження або усунення коливань світлового потоку.

    У виробничому приміщенні використовується 3 види освітлення: природне (джерелом його є сонце), штучне (коли використовуються лише штучні джерела світла); суміщене або змішане (характеризується одночасним поєднанням природного та штучного освітлення).

    Для робіт в денний час використовується поєднане природне освітлення: верхнє - через світлові ліхтарі у перекриттях і бічне - через світлові прорізи (вікна) вікна.

    При недостатньому природному освітленні слід застосовувати комбіноване освітлення - поєднання природного і штучного світла. Штучне освітлення в системі комбінованого може функціонувати постійно (в зонах з недостатнім природним освітленням) або включатися з настанням сутінків.

    В якості джерел загального штучного освітлення слід застосовувати переважно люмінесцентні лампи типу ЛБ і компактні люмінесцентні лампи (КЛЛ) .. При цьому світильники повинні бути з дзеркальними параболічними гратами, укомплектованими електронними пускорегулювальними апаратами (ЕПРА). Допускається використання багатолампових світильників. Світильники повинні бути забезпечені розсіювачами та екрануючими гратами.

    Допоміжне і управляє обладнання має велику кількість індикаторів, кнопок і перемикачів, що вимагають додаткового підсвічування. Таке обладнання необхідно розмістити навпроти віконних прорізів. При недостатньому освітленні поряд із загальним освітленням слід застосовувати місцеве освітлення, здійснюване за допомогою світильників місцевого освітлення з застосуванням ламп розжарювання, в тому числі галогенних.

    Аварійне освітлення влаштовується у виробничих приміщеннях і на відкритій території для тимчасового продовження робіт у разі аварійного відключення робочого освітлення (загальної мережі). Воно повинно забезпечувати не менше 5% освітленості від нормованої при системі загального освітлення.

    Для запобігання порушенням нормування виробничого освітлення слід проводити чистку стекол віконних рам і світильників не рідше двох разів на рік і проводити своєчасну заміну перегорілих ламп.

    Робоче місце оператора ПЕОМ має бути орієнтоване бічною стороною до світлових прорізів. Освітлення не повинне створювати відблисків на поверхні екрану і освітленість не повинна бути більше 300 лк.

    Психофізіологічні фактори

    Внаслідок напруженої діяльності операторів установок, при їх великої відповідальності і насиченості технікою і людьми існує небезпека виникнення нервових перевантажень, втоми, стресів серед робочого персоналу.

    Найбільш ефективні методи зниження стомлюваності робітників - це зниження робочих годин (наслідок-збільшення кадрів), автоматизація найбільш трудомістких процесів (при виготовленні радіочастотних ідентифікаційних міток автоматизовані всі процеси, за винятком транспортувальних і завантажувальних операцій), забезпечення заспокійливого дозвілля (відповідний сервіс, робочі об'єднання, для нужденних - наявність психолога і невропатолога при підприємстві).

    4.2 Екологічні аспекти БЖД

    Види відходів при виробництві радіочастотних ідентифікаційних міток на ПАР: тверді, рідкі, газоподібні [26].

    1. Тверді відходи: матеріали, що утворюються при різанні, шліфовці, поліровці пластин ніобіту літію.

    Утилізація: всі браковані і відпрацьовані матеріали ретельно збираються і упаковуються і потім відправляються на спеціалізовані підприємства, або підприємство-постачальник підкладок ніобіту літію на переробку. Надлишки алюмінію або його розсип можуть бути повторно залучені у технологічний процес.

    1. Рідкі відходи: відпрацьоване масло (утворюється при чищенні вакуумних насосів), використана після промивки підкладок вода, відпрацьовані кислі та лужні води.

    Утилізація: транспортування речовин в спеціалізовані організації з утилізації і переробці.

    1. Газоподібні речовини утворюються при технологічній операції напилення алюмінієвої плівки в середовищі аргону і при пайку антени пристрою до корпусу. До цієї ж групи відходів можна віднести і технологічну пил.

    Основний напрямок захисту повітряного басейну від забруднень шкідливими речовинами - створення нової безвідходної технології із замкнутими циклами виробництва і комплексним використанням сировини. Найбільш доцільні при очищенні газів адсорбційні, абсорбційні і каталітичні методи.

    Очищення газів від зважених часток, наприклад, пилу здійснюється наступними методами:

    - Гравітаційне осідання;

    - Центрифугування;

    - Електростатичне осідання;

    - Інерційний зіткнення;

    - Пряме захоплення;

    - Дифузія.

    Всі процеси очищення здійснюються за допомогою спеціальних фільтрів, скруберів і т.д. у складі вентиляційної системи.

    У процесі діяльності підприємства утворюються стічні води, які також можуть мати негативний вплив на екологічну обстановку. Одним із способів рішення даної проблеми є створення і проектування безстічних технологічних схем:

    1 Розробка науково обгрунтованих вимог до якості води, використовуваної в усіх технологічних процесах і операціях. Немає необхідності у використанні води питної якості.

    2 Максимальний впровадження систем повітряного охолодження замість водного. Тут велику роль зіграло б впровадження агрегатів великої одиничної потужності. При цьому високоенергетичне тепло використовується для технологічних цілей, а низькоенергетичне - для обігріву. Так, наприклад, в результаті впровадження установок повітряного охолодження на підприємствах нафтопереробки споживання води в середньому скоротилося на 110-160 млн м 3 / рік (Омський нафтопереробний завод та ін.)

    3 Розміщення на промислових площах комплексу виробництв (так званих територіально-виробничих комплексів - ТПК) повинно забезпечити можливість багаторазового (каскадного) використання води в технологічних процесах і операціях.

    4 Послідовне багаторазове використання води в технологічних операціях має по можливості забезпечити одержання невеликого обсягу максимально забруднених стічних вод.

    5 Використання води для очищення газів від водорозчинних сполук доцільно тільки тоді, коли з газів витягають, а потім утилізують цінні компоненти.

    6 Застосування води для очищення газів від твердих частинок допустимо тільки в замкнутому циклі.

    Очищення стічних вод:

    1. Механічне очищення стоків: відстій стічних вод у спеціальних відстійниках, в яких відбувається осідання зважених часток на дно відстійників; збір нафтопродуктів та інших нерозчинних у воді рідин з поверхні стоків пристроями типу механічних рук і, нарешті, фільтрація вод через шар піску приблизно 1, 5-метрової товщини.

    2. Хімічна, або реагентна, очищення

    а) Реакції нейтралізації.

    б) Реакції окислення-відновлення.

    3. Біохімічна очистка

    а) Аеробна біохімічне очищення

    б) Анаеробна біохімічне очищення.

    4. Знезараження води озонуванням.

    5. Спеціальні методи очищення води застосовують для знесолення стічних вод.

    а) Дистиляція (випарювання)

    б) Виморожування.

    в) Мембранний метод.

    г) Іонний обмін.

    6. Видалення залишкових органічних речовин

    Після біохімічної очистки можуть залишитися органічні речовини, погано засвоюються мікроорганізмами. Кращий спосіб їх видалення - адсорбція активованим вугіллям, який потім регенерується при нагріванні.

    5. Забезпечення безпеки об'єкту ТОВ НВЦ «Еліон» у надзвичайних ситуаціях

    Завдання: Оцінити стійкість об'єкта в умовах проникаючої радіації і радіаційного забруднення місцевості після ядерного вибуху.

    Таблиця 5.1 - Вихідні дані

    № варіанту

    Рівень радіації через 3 години після вибуху (Р)

    Середня швидкість вітру, м / с

    Максималь-ная тривалістю робочої зміни

    Допустима доза опромінення робітників, Р

    Відстань до епіцентру вибуху, км

    4

    150

    2

    8

    10

    12

    При оцінці радіаційної обстановки вирішуються такі основні завдання:

    1. Визначення стійкості об'єкта економіки від радіоактивного зараження місцевості.

    2. Визначення режимів радіаційного захисту робітників і службовців та виробничої діяльності об'єкта економіки.

    3. Визначення можливих радіаційних втрат (поразок) у зонах радіоактивного зараження.

    5.1 Визначення стійкості об'єкта до радіоактивного зараження місцевості

    Визначення ступеня захищеності робітників і службовців, коефіцієнта ослаблення дози радіації До ОСЛ кожної будівлі, споруди та сховища, в яких буде працювати або ховатися виробничий персонал

    Підприємство ТОВ НВЦ «Еліон» розташоване у виробничому та адміністративному триповерховій будівлі і згідно з таблицею 5.2 має коефіцієнт ослаблення доз проникаючої радіації K ОСЛ = 4.

    Таблиця 5.2 - Коефіцієнт ослаблення доз радіації будівлями, спорудами і транспортними засобами До ОСЛ..

    Будівлі, споруди, транспортні засоби

    Від радіоактивного зараження

    Від проникаючої радіації


    Вікна виходять на вулицю шириною

    Вікна виходять на відкриту площу довжиною понад 150 м



    15 ... 30 м

    30 ... 60 м



    Виробничі одноповерхові будівлі (цехи)

    7

    7

    7

    5

    Виробничі та адміністративні триповерхові будівлі

    1-й поверх

    2-й поверх

    3-й поверх

    6

    6

    6

    4


    5

    5

    5



    7,5

    7,5

    7,5



    6

    6

    6


    Перекриті щілини

    40 ... 50

    40 ... 50

    40 ... 50

    25 ... 30

    Будівлі, споруди, транспортні засоби

    Від радіоактивного зараження

    Від проникаючої радіації


    Вікна виходять на вулицю шириною

    Вікна виходять на відкриту площу довжиною понад 150 м



    15 ... 30 м

    30 ... 60 м



    Протирадіаційні типові укриття

    150 ... 500

    150 ... 500

    150 ... 500

    80 ... 300

    Автомобілі, автобуси, тролів-буси, трамваї, вантажні вагони

    2

    2

    2

    1

    Пасажирські вагони

    3

    3

    3

    1,2

    Кабіни бульдозерів, екскаваторів, бронетранспортерів

    4

    4

    4

    2

    Також на території підприємства знаходиться типове протирадіаційне укриття з коефіцієнтом ослаблення від проникаючої радіації K ОСЛ = 80.

    Визначення доз опромінення, які може отримати виробничий персонал при впливі радіоактивного зараження за час максимальної тривалості робочої зміни

    Зважаючи близькості фізичних процесів, що протікають при ядерних вибухах різної потужності і природи (поділу або синтезу ядер), коефіцієнт швидкості розпаду утворилася суміші радіонуклідів при ядерних вибухах постійний і дорівнює n = 1,2.

    За опорний рівень радіації при ядерному вибуху приймемо рівень на 1 годину після вибуху:

    , 3 Р / год

    Визначимо час початку робіт в умовах зараження від моменту вибуху:

    t н = 2,6 год = 2ч 36 хв.,

    де t вип - час випадання радіоактивних речовин (в середньому становить 1 годину);

    R - відстань до вибуху;

    V с.в. - середня швидкість вітру.

    Враховуючи максимальну тривалість робочої зміни, яка становить 8 годин, знайдемо час закінчення робіт:

    t к = t н + t р = 2,6 +8 = 10,6 ч.

    Расчитаем дозу випромінювання, одержуваного робочими в будівлі цеху протягом робочої зміни:

    Д зд. = = = 147 Р.

    Д уб. = = = 7 Р.

    Визначення допустимого часу початку робіт (допустимого часу початку подолання зон радіоактивного зараження)

    При ядерному вибуху доза опромінення, одержувана людьми за час з перебування на забрудненій місцевості розраховується як:

    Д = (5.1)

    З цього виразу визначимо величину α:

    α = - У разі знаходження робітників на території підприємства;

    α = - У разі знаходження робітників у сховище;

    α = - При подоланні людьми зон радіоактивного зараження.

    По таблиці 5.3 значень величини α визначаємо час початку робіт при тривалості в 8 год

    Таблиця 5.3 - Таблиця значень величини «а» для n = 1,2

    t н

    Т


    8

    2

    0,835

    3

    1,089

    4

    1,338

    5

    1,586

    6

    1,836

    24

    6,754

    48

    14,29

    72

    22,56

    96

    31,38

    120

    40,63

    168

    60,18

    Для будинку: допустимий час початку робіт t н = 47,156 год, допустима тривалість перебування робітників у цеху Т = 8ч.

    Для притулку: t н = 2,925 ч., Т = 8ч.

    На відкритій місцевості: t н = 157,983 ч, Т = 8ч.

    Визначення границі стійкості цеху в умовах радіоактивного зараження

    Граничне значення рівня радіації, Р / год, на об'єкті, при якому ще можлива виробнича діяльність у звичайному режимі (двома повними змінами, повний робочий день і при цьому персонал не отримає дозу більше встановленої).

    = 38 Р / год

    З огляду на те, що Р 1 lim <P 1 об'єкт не стійкий до проникаючої радіації.

    Встановлюємо наявність на об'єкті матеріалів, приладів, апаратури, чутливих до впливу радіації, і ступінь їх можливого пошкодження при очікуваній дозі випромінювання.

    На підприємстві є електронне обладнання, оптичні прилади, фотоматеріали та ін, які схильні до впливу проникаючої радіації. Тривале і безперервне вплив радіації на електронну апаратуру при радіоактивному зараженні призводить до необоротної зміни електричних параметрів елементів електронної техніки та виходу її з ладу.

    Оцінка ступеня і можливості герметизації виробничих приміщень з метою виключення або зменшення проникнення в них радіоактивного пилу

    У цеху вікна більших розмірів, герметизація їх слабка, тому при дії проникаючої радіації може різко збільшитися зміст радіоактивного пилу в повітряному середовищі цеху. У зв'язку з цим необхідно закласти цегляною кладкою віконні прорізи з боку впливу проникаючої радіації. Система вентиляції цеху може бути пристосована для роботи в режимі очищення повітря від радіоактивного пилу.

    Таблиця 5.4 - Результати оцінки стійкості складального цеху підприємства ТОВ НВЦ «Еліон» до впливу радіоактивного зараження

    Елемент об'єкта

    Характеристика будівель і споруд

    Коефіцієнт ос-ослабленням

    До ОСЛ


    Доза з-жання за повний робочий сменуР

    Матеріали та апаратура, чутливі до радіації, і ступінь їх пошкодження

    Межа стійкості в умовах радіоактивного зараження, Р / год.

    Будівля складального цеху



    Притулок

    Виробниче та адміністративне триповерхова будівля, цегляна в районі забудови

    Вбудоване в будинок цеху. Протирадіаційне типове укриття


    4




    80


    147 Р




    7 УКР



    Є




    Ні


    38

    Аналіз результатів оцінки роботи складального цеху в умовах радіоактивного зараження дозволяє зробити наступні висновки:

    1. Об'єкт може опинитися в зоні небезпечного зараження з максимальним рівнем радіації 561 Р / год на 1 годину після аварії.

    2. Складальний цех нестійкий до дії радіоактивного зараження. Захисні властивості будівлі цеху не забезпечують безперервність роботи протягом встановленого часу робочої зміни (8 годин) в умовах очікуваного максимального рівня радіації (робочі отримають дозу опромінення близько 147 Р, що значно більше припустимої норми). Межа стійкості роботи цеху в умовах радіоактивного зараження P 1 lim = 38 Р / ч.

    3. Притулок цеху забезпечує надійний захист виробничого персоналу в умовах радіоактивного зараження. Доза опромінення за 8 годин перебування в ньому складає 7 Р. Дане значення менше допустимої дози однократного опромінення в 10 Р.

    4. Для підвищення стійкості роботи складального цеху в умовах радіоактивного зараження необхідно провести наступні заходи:

    - Підвищити ступінь герметизації приміщень цеху, для чого: відремонтувати вікна і двері для забезпечення їх більш щільного закриття; прилаштувати до вхідних дверей тамбури; виготовити штори з прогумованої тканини над вхідними дверима і призначити відповідальних за закриття їх у разі надзвичайної ситуації;

    - Підготувати систему вентиляції цеху до роботи в режимі очищення повітря від радіоактивного пилу, обладнавши її сітчастим масляним протипилових фільтрів і перемикачами роду робіт;

    - Розробити режими радіаційного захисту людей і обладнання складального цеху в умовах радіаційного зараження місцевості.

    5.2 Розрахунок режимів роботи об'єкта в умовах радіоактивного зараження

    Дані: P 1 = 561 Р / год; Д вуст = 10Р; До ОСЛ = 4; мінімальна доцільна тривалість роботи зміни T min = 1 год, максимальна тривалість роботи зміни T max = 8 год; максимальне число скорочених змін, яке можна створити з числа робочих однієї повної зміни N = 3 скорочених змін; коефіцієнт n = 1,2. Перерви у виробничому процесі можливі.

    Встановлюємо тривалість роботи 1-ї зміни. Виходячи з встановленої мінімально допустимої тривалості роботи зміни приймаємо T 1 = T min = 1 ч.

    Знаходимо час початку роботи 1-ої зміни від моменту вибуху.

    Визначаємо відносну величину b за формулою:

    b = .

    По таблиці 5.5 значень відносної величини b за величиною n = 1,2 і величиною b = - 70,125 інтерполіруем:

    для b = - 65,10 - t н / T = 8, для b = - 83,94 - t н / T = 1

    0, то для b = - 70,125.

    t н 1 / T 1 = 8 + = 8,53

    t н 1 = 8,53 х1 = 8,53 год.

    Таблиця 5.5 - Значення відносної величини «b» залежно від «n» і відносини t н / T


    n

    t н / T


    8,0

    10,0

    1,2

    -65,10

    -83,94

    Визначаємо початок роботи 2-ї зміни:

    t н 2 = t н 1 + T 1 = 8,53 + 1 == 9,53 ч.

    Визначаємо тривалість роботи 2-ої зміни і кінець роботи 2-ї зміни (початок роботи 3-ї зміни). При t н2 = 9,53 години знаходимо:

    (5.2)

    t до 2 = = 10,67 ч.

    T 2 = t до 2 - t н 2 = 10,67-9,53 = 1,14 год.

    Визначаємо тривалість роботи 3-ої зміни і кінець роботи 3-ї зміни (початок роботи 4 зміни). При t Н3 = 10,67 год знаходимо:

    t до 3 = = 11,98 год.

    T 3 = t до 3 - t н 3 = 11,98-10,67 = 1,31 год.

    Визначаємо тривалість роботи 4-ої зміни і кінець роботи 4-ої зміни. При t Н4 = 11,98 год. знаходимо:

    t до 4 = = 13,49 год.

    T 4 = t до 4 - t н 4 = 13,49 - 11,98 = 1,51 год.

    Визначаємо тривалість роботи 5-ої зміни і кінець роботи 5-ої зміни. При t н 5 = 13,49 год. знаходимо:

    t до 5 = = 15,23 год.

    T 5 = t до 5 - t н 5 = 15,23 - 13,49 = 1,74 год.

    Визначаємо тривалість роботи 6-ої зміни і кінець роботи 6-ої зміни. При t н 6 = 15,23 год. знаходимо:

    t до 6 = = 17,25 год.

    T 6 = t до 6 - t н 6 = 17,25 - 15,23 = 2,02 год.

    Визначаємо тривалість роботи 7-ої зміни і кінець роботи 7-ої зміни. При t н 7 = 17,25 год. знаходимо:

    t до 7 = = 19,6 год.

    T 7 = t К7 - t н 7 = 19,6 - 17,25 = 2,35 год.

    Визначаємо тривалість роботи 8-ої зміни і кінець роботи 8-ї зміни. При t н 4 = 19,6 год. знаходимо:

    t до 8 = = 22,34 год.

    T 8 = t до 8 - t н 8 = 22,34 - 19,6 = 2,74 год.

    Визначаємо тривалість роботи 9-ої зміни і кінець роботи 9-ї зміни. При t н 9 = 22,34 год. знаходимо:

    t до 9 = = 25,56 год.

    T 9 = t до 9 - t н 9 = 25,56 - 22,34 = 3,22 год.

    Визначаємо тривалість роботи 10-ої зміни і кінець роботи 10-ої зміни. При t н 10 = 25,56 год. знаходимо:

    t до 10 = = 29,35 год.

    T 10 = t до 10 - t н 10 = 29,35 - 25,56 = 3,79 год.

    Визначаємо тривалість роботи 11-ої зміни і кінець роботи 11-ої зміни. При t н 11 = 29,35 год. знаходимо:

    t до 11 = = 33,83 год.

    T 11 = t до 11 - t н 11 = 33,83 - 29,35 = 4,48 год.

    Визначаємо тривалість роботи 12-ої зміни і кінець роботи 12-ої зміни. При t н 12 = 33,83 год. знаходимо:

    t до 12 = = 39,16 год.

    T 12 = t до 12 - t н 12 = 39,16 - 33,83 = 5,33 год.

    Визначаємо тривалість роботи 13-ої зміни і кінець роботи 13-ої зміни. При t н 13 = 39,16 год. знаходимо:

    t до 13 = = 45,53 год.

    T 13 = t до 13 - t н 13 = 45,53-39,16 = 6,37 год.

    Визначаємо тривалість роботи 14-ої зміни і кінець роботи 14-ої зміни. При t н 14 = 45,53 год. знаходимо:

    t до 14 = = 53,19 год.

    T 14 = t до 14 - t н 14 = 53,19-45,53 = 7,66 год.

    Визначаємо тривалість роботи 15-ої зміни і кінець роботи 15-ої зміни. При t н 15 = 53,19 год. знаходимо:

    t до 15 = = 62,44 год.

    T 14 = t до 15 - t н 15 = 62,44-53,19 = 9,25 год.

    Так як 15-а зміна може працювати не більше 8Часов, (максимальна тривалість робочої зміни) припиняємо розрахунки на 14-й зміні. За фактичну роботу 15-ої зміни приймаємо заданий час максимальної тривалості роботи, тобто T = 8 годин.

    Порівнюємо число розрахункових змін (N р. = 15) з числом скорочених змін, яке можна створити з повної зміни (N = 3). У нашому випадку N р> N. Отже, фактичне число змін N ф = 3. Розрахункові дані (початок і тривалість роботи) беруться з останніх трьох змін. Причому розрахункові дані 13-ої зміни є даними для 1-ї фактичної зміни, 14-й - для 2-ї, 15-й - для 3-ої зміни.

    Для графіка режиму роботи цеху беремо наступні дані:

    t н 1 = 39,16 год. t н 2 = 45,53 ч. t н 3 = 53,19 ч.

    T 1 = 6,37 год T 2 = 7,66 ч. T 3 = 8 ч.

    Визначаємо дози опромінення для кожної зміни. Так як 1-а і 2-а зміни працюють повне розрахунковий час, то робітники отримають встановлені дози:

    Д 1 = Д 2 = Д вуст. = 10 Р.

    3-а зміна буде працювати менше розрахункового часу, тому

    Д 3 = = = 8,7 Р.

    Визначаємо час початку роботи цеху в звичайному режимі (трьома повними змінами):

    t 0 = t н 1 + T i = t н 1 + T 1 + T 2 + T 3 = 39,16 +6,37 +7,66 + 8 = 61,19 ч.

    Таким чином, через 61,19 год після аварії має прибути 2-я повна зміна з заміської зони. Рівень радіації на об'єкті до цього часу складе:

    P 56,84 = P 1 t - n = 561 * 61,19 -1,2 = 4 Р / ч.

    Якщо прийняти, що в заміській зоні та на маршруті є рівень радіації, то при проходженні на автомашинах з К ОСЛ = 2 за час переїзду 1 год робочі отримають дозу:

    Д м = = = 2 Р.

    Отже, за час проїзду до місця роботи зміна отримає дозу менше встановленої. Доза за час переїзду в сумі з дозою випромінювання, отриманої в заміській зоні, не повинна перевищувати половини допустимої дози однократного опромінення.

    Результати розрахунку режиму роботи записуємо в таблицю 5.6 режимів роботи підприємства для рівня радіації Р 1 = 561 Р / ч.

    Таблиця 5.6 - Режими роботи інституту при радіоактивному зараженні місцевості для умов: Д вуст = 10 Р; До ОСЛ = 4; t p max = 8 год; N = 3 зміни (виробничий процес переривати можна)

    Умовний

    номер

    режиму

    Рівень радіації на 1 год після аварії, P

    Початок роботи підприємства після аварії, год

    Вміст режиму роботи

    Доза випромінювання за час роботи, P

    Можливий початок роботи в звичайному режимі (трьома повними змінами) після аварії, год




    № зміни

    Початок роботи змін після аварії, год

    Закінчення роботи змін після аварії, год

    Тривалість роботи змін, год



    А-1

    561

    39,2

    1

    39,2

    45,5

    6,3

    10

    61,2




    2

    45,5

    53,2

    7,7

    10





    3

    53,2

    61,2

    8

    8,7


    5.3 Визначення можливих радіаційних втрат (поразок) в зонах радіоактивного зараження

    Можливі радіаційні втрати робочих і службовців, населення визначають по дозі випромінювань, яку вони можуть отримати за певний час і в певних умовах перебування на зараженій місцевості.

    При повторному опроміненні людей необхідно враховувати залишкову дозу опромінення Д зуп., Тобто частина дози опромінення, отриманої раніше, але не відновленої організмом до даного терміну. Організм людини здатний відновлювати до 90% радіаційного ураження, причому процес відновлення починається через 4 доби від початку першого опромінення. Значення залишкової дози опромінення залежить від часу, що пройшов після опромінення:

    Доза опромінення, яку отримають робітники і службовці за встановлений час роботи у виробничих будівлях Д вуст. = 10 Р

    Визначаємо залишкову дозу випромінювання. Залишкова доза випромінювання визначається в залежності від часу після опромінення, в нашому випадку залишкова доза опромінення буде дорівнює Д зуп. = 0 Р

    Знаходимо сумарну дозу радіації

    Д сум. = Д зуп. + Д вуст = 0 + 10 = 10 Р.

    Можливі радіаційні втрати становлять 0% при сумарній дозі радіації в 10 Р.

    Висновки. Виконання робіт в умовах радіоактивного зараження в ТОВ НВЦ «Еліон» буде безпечно для життя людей, так як можливі втрати складуть 0% персоналу.

    Висновок

    В основному частини цього дипломного проекту був зроблений вибір матеріалу підкладки мітки на ПАР, матеріалу напилюваних електродних структур, виду приймально-передавального ВШП і ВШП відбивної системи. Визначено конструкція пристрою. Зроблено розрахунок вибраних конструктивних елементів. Крім того запропонований технологічний маршрут виготовлення мітки. Також розглянуто можливий варіант корпусировке мітки і варіант узгодження мітки з антеною. Таким чином спроектовано пристрій, готовий до подальших вимірювальним випробуванням.

    У розділі «Безпека життєдіяльності та охорона навколишнього середовища» розглянуті небезпечні та шкідливі фактори при виробництві РЧІД-міток на ПАР та необхідні заходи щодо їх усунення.

    У наступному розділі була зроблена оцінка стійкості роботи підприємства ТОВ НВЦ «Еліон» в в умовах проникаючої радіації і радіаційного забруднення місцевості після ядерного вибуху, на якій будуть проводитися мітки. Розраховані режими роботи персоналу в даної надзвичайної ситуації. Виробництво оснащене необхідними засобами протирадіаційного безпеки, притулком. Таким чином забезпечуються нульові втрати персоналу під час ядерного вибуху.

    В економічному розділі зроблено оцінку ефективності виробництва пропонованого пристрою. Розрахована собівартість РЧІД-мітки на ПАР. Проведений розрахунок комерційної ефективності проекту підтверджує можливість впровадження розробки в великосерійне виробництво.

    У цілому вдалося вирішити завдання з проектування конкурентоспроможного пристрою, що має низьку вартість, малі габаритні розміри, хороші експлуатаційні характеристики, такі як довговічність, прийнятні вносяться загасання в передаваний сигнал.

    Обрана технологія виготовлення пристрою дозволить створювати в подальшому більш високочастотні і, отже, більш швидкодіючі мітки, а так само підвищити ємність збережених міткою даних.

    Список літератури

    1. Довідник на ОнРу.ру - Штрихові, штрих код, розшифровка, сканер штрих-коду, штрих коди країн. 2009. - URL: http://www.onru.ru (Дата звернення: 10.05.09).

    2. М. Гудін., В. Зайцев, Технологія RFID: реалії та перспективи / / Компоненти та технології -2003. - № 4.

    3. Технології радіочастотної ідентифікації (RFID). 2009. - URL: http: / / www.bitlite.ru (дата звернення: 25.01.09).

    4. Що таке RFID? - Штрих Центр. - URL: http://shtrih-center.ru (дата звернення: 25.01.09).

    5. Т. Шарфельд. Системи RFID низької вартості / Под ред. С. Корнєєва. - Москва, - 2006 р.

    6. О. Гуреєва. JOMFUL - нова технологія виробництва радіочастотних міток / / Компоненти та технології. - 2006. - № 11.

    7. О. Гуреєва. Система радіочастотної ідентифікації на поверхневих акустичних хвилях / / Компоненти та технології. - 2006. - № 6.

    8. В. Ф. Катаєв, А. В. Гусаков, В. А. Жуков. Пристрій виявлення (ідентифікації) об'єктів за допомогою лінії затримки на ПАР / / Нові методи теоретичних та експериментальних досліджень матеріалів, приладів та технологій: зб. наук. тр. / Волгодонський ін-т. ЮРГТУ. - Новочеркаськ: ЮРГТУ, 2001. - С.56-58.

    9. М. Федоров, Стандарти та тенденції розвитку RFID-технологій / / Компоненти та технології. - 2006. - № 1.

    10. Документація СКУД ЕСКОР | ESCOR-SAW. 2009. - URL: http://www.sawpik.com (дата звернення: 10.05.09).

    11. О. Гуреєва. Новий протокол Gen 2 для систем радіочастотної ідентифікації / / Компоненти та технології. - 2006. - № 1.

    12. Матеріали для Акустоелектронні пристроїв: навчальний посібник / Балишева О.Л.; ГУАП. СПб., 2005. 50с.: Іл.

    13. Карапетьян Г.Я., Багдасарян С.А. «Односпрямований перетворювач поверхневих акустичних хвиль», Патент на винахід 2195069, пріоритет 08.04.2002 р. БІ № 35, 2002.

    14. Пристрої інтегральної електроніки: акустоелектроніка. Основи теорії, розрахунку і проектування: навч. посібник / Дмитрієв В.Ф.; ГУАП. - СПб., 2006. - 169 с.: Іл.

    15. Проектування фільтрів на поверхнево-акустичних хвилях: навчально-методичний посібник / Чернишова Т.І.; ТГТІ - Тамбова., 2006. - 48 с.: Іл.

    16. Орлов В.С., Бондаренко В.С. Фільтри на поверхневих акустичних хвилях. - М.: Радіо і зв'язок, 1984. - 272 с., Іл.

    17. Фільтри на поверхневих акустичних хвилях (розрахунок, технологія і застосування): Пер. з англ. / Под ред. Г. Меттьюз. - М.: Радіо і зв'язок, 1981. - 472 с., Іл.

    18. С. Бобков, Е. Врублевський, В. Кірєєв, В. Недзвецький, А. Трепалін, І. Томпсон, Г. Дойл, Н. Хуснатдінов, Д. Лабрейк. Можливості та особливості наноімпрінтлітографіі для виробництва інтегральних мікросхем / / наноіндустрії. - 2007. - № 3.

    19. 3D RFID Tag Invariant to its Orientation PA Turalchuk; DV Kholodnyak; IB Vendik; AB Mikhailov; S. Yu. Dudnikov Microwave and Telecommunication Technology, 2006. CriMiCO apos; 06. 16th International Crimean Conference Volume 2, Issue, Sept. 2006 Page (s): 613 - 615

    20. Ротхаммель К. Антени: Пер. з нім. - 3-е вид., Доп. - М.: Енергія, 1979. - 320 с., Іл. - (Масова радіобібліотека; Вип. 998).

    21. Як вкоротити диполь / / Радіо. - 1986. - № 6. - С. 64.

    22. Розрахунок і виготовлення плоских котушок / / Радіо. - 1976. - № 11. - С. 40-41.

    23. Методичні вказівки до виконання індивідуальних домашніх завдань з курсу «Організація і планування виробництва» / Круглова Є.Ю., Плотнікова О.М.; ВІ ЮРГТУ - Новочеркаськ: ЮРГТУ (НПІ), 2008. - 31 с.

    24. Методичні вказівки до виконання розділу «Безпека життєдіяльності» в дипломному проекті (для технічних спеціальностей) / Єрмолаєва М.В., Бубликова І.А., Салов Є.В.; ВІ ЮРГТУ - Новочеркаськ: ЮРГТУ (НПІ), 2002. - 20 с.

    25. Хімпек. Про компанію. 2009. - URL http://www.chempack.ru (дата звернення: 5.05.09).

    26. Екологія і безпека життєдіяльності: Учеб. посібник для вузів / Д.А. Кривошеїн, Л. А. Мураха, М.М. Роїв та ін; Під ред. Л.А. Мурахи. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 447 с.

    27. Додати в блог або на сайт

      Цей текст може містити помилки.

      Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Диплом
      913.6кб. | скачати

      Схожі роботи:
      Проектування і конструювання фільтрів на поверхневих акустичних хвилях
      Фізичні основи роботи ліній затримки на поверхневих акустичних хвилях
      Розробка сенсора на поверхнево-акустичних хвилях
      Розрахунки освітлення і акустичних характеристик
      Тромбофлебіт поверхневих вен
      Охорона поверхневих вод
      Охорона і раціональне використання поверхневих та підземних вод
      Закони фрактальних співвідношень артикуляційних жестів і акустичних властивостей елементарних звуків
      Лазерний спекл-корелятор для дослідження поверхневих процесів
    © Усі права захищені
    написати до нас