Высокоинформативный комплексный метод определения типа моторного масла
Экспериментально показано наличие корреляционных зависимостей между типом моторного масла и его рефрактометрическими и электрофизическими характеристиками (коэффициентом прелом-ления, удельным сопротивлением и диэлектрической проницаемостью). Предложены способы опре-деления типа моторного масла, осн...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Дата: | 2019 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167877 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Высокоинформативный комплексный метод определения типа моторного масла / А.В. Мамыкин, А.Л. Кукла, Л.М. Матвиенко, А.В. Дорожинская, В.П. Маслов, Г.В. Дорожинский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2019. — № 3-4. — С. 36-44. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167877 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Мамыкин, А.В. Кукла, А.Л. Матвиенко, Л.М. Дорожинская, А.В. Маслов, В.П. Дорожинский, Г.В. 2020-04-12T16:08:49Z 2020-04-12T16:08:49Z 2019 Высокоинформативный комплексный метод определения типа моторного масла / А.В. Мамыкин, А.Л. Кукла, Л.М. Матвиенко, А.В. Дорожинская, В.П. Маслов, Г.В. Дорожинский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2019. — № 3-4. — С. 36-44. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167877 532.538; 539.21; 621.38 DOI: 10.15222/TKEA2019.3-4.36 Экспериментально показано наличие корреляционных зависимостей между типом моторного масла и его рефрактометрическими и электрофизическими характеристиками (коэффициентом прелом-ления, удельным сопротивлением и диэлектрической проницаемостью). Предложены способы опре-деления типа моторного масла, основанные на измерении указанных характеристик, а также про-тотипы портативных измерительных устройств, реализующие эти способы. Показано, что точ-ность идентификации типа моторного масла значительно увеличивается при одновременном учете указанных физических характеристик. Експериментально показано наявність кореляційних залежностей між типом моторного мастила та його рефрактометричними і електрофізичними характеристиками (коефіцієнтом заломлення, питомим опором і діелектричною проникністю). Запропоновано способи визначення типу моторного мастила, засновані на вимірюванні зазначених характеристик, а також прототипи портативних вимірювальних пристроїв, що реалізують ці способи. Для визначення питомого опору та діелектричної проникності використано метод імпедансної спектроскопії, а для визначення коефіцієнта заломлення застосовано пристрій на основі ефекту поверхневого плазмонного резонансу. Показано, що точність ідентифікації типу моторного мастила значно збільшується, якщо одночасно враховувати вказані фізичні характеристики. The presence of correlation dependences between the type of motor oil and its refractometric and electrophysical characteristics (refractive index, specific resistance and dielectric constant) is experimentally shown. Methods for determining the type of engine oil are proposed, based on the measurement of these characteristics, as well as prototypes of portable measuring devices that implement these methods. Impedance spectroscopy was used to determine the resistivity and dielectric constant, and a device based on the effect of surface plasmon resonance was used to determine the refractive index. It is shown that the accuracy of identification of the type of motor oil increases significantly with simultaneous consideration of all above physical characteristics. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Материалы электроники Высокоинформативный комплексный метод определения типа моторного масла Високоінформативний комплексний метод визначеня типу моторного мастила Highly informative integrated method for determining the type of engine oil Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Высокоинформативный комплексный метод определения типа моторного масла |
| spellingShingle |
Высокоинформативный комплексный метод определения типа моторного масла Мамыкин, А.В. Кукла, А.Л. Матвиенко, Л.М. Дорожинская, А.В. Маслов, В.П. Дорожинский, Г.В. Материалы электроники |
| title_short |
Высокоинформативный комплексный метод определения типа моторного масла |
| title_full |
Высокоинформативный комплексный метод определения типа моторного масла |
| title_fullStr |
Высокоинформативный комплексный метод определения типа моторного масла |
| title_full_unstemmed |
Высокоинформативный комплексный метод определения типа моторного масла |
| title_sort |
высокоинформативный комплексный метод определения типа моторного масла |
| author |
Мамыкин, А.В. Кукла, А.Л. Матвиенко, Л.М. Дорожинская, А.В. Маслов, В.П. Дорожинский, Г.В. |
| author_facet |
Мамыкин, А.В. Кукла, А.Л. Матвиенко, Л.М. Дорожинская, А.В. Маслов, В.П. Дорожинский, Г.В. |
| topic |
Материалы электроники |
| topic_facet |
Материалы электроники |
| publishDate |
2019 |
| language |
Russian |
| container_title |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Високоінформативний комплексний метод визначеня типу моторного мастила Highly informative integrated method for determining the type of engine oil |
| description |
Экспериментально показано наличие корреляционных зависимостей между типом моторного масла и его рефрактометрическими и электрофизическими характеристиками (коэффициентом прелом-ления, удельным сопротивлением и диэлектрической проницаемостью). Предложены способы опре-деления типа моторного масла, основанные на измерении указанных характеристик, а также про-тотипы портативных измерительных устройств, реализующие эти способы. Показано, что точ-ность идентификации типа моторного масла значительно увеличивается при одновременном учете указанных физических характеристик.
Експериментально показано наявність кореляційних залежностей між типом моторного мастила та його рефрактометричними і електрофізичними характеристиками (коефіцієнтом заломлення, питомим опором і діелектричною проникністю). Запропоновано способи визначення типу моторного мастила, засновані на вимірюванні зазначених характеристик, а також прототипи портативних вимірювальних пристроїв, що реалізують ці способи. Для визначення питомого опору та діелектричної проникності використано метод імпедансної спектроскопії, а для визначення коефіцієнта заломлення застосовано пристрій на основі ефекту поверхневого плазмонного резонансу. Показано, що точність ідентифікації типу моторного мастила значно збільшується, якщо одночасно враховувати вказані фізичні характеристики.
The presence of correlation dependences between the type of motor oil and its refractometric and electrophysical characteristics (refractive index, specific resistance and dielectric constant) is experimentally shown. Methods for determining the type of engine oil are proposed, based on the measurement of these characteristics, as well as prototypes of portable measuring devices that implement these methods. Impedance spectroscopy was used to determine the resistivity and dielectric constant, and a device based on the effect of surface plasmon resonance was used to determine the refractive index. It is shown that the accuracy of identification of the type of motor oil increases significantly with simultaneous consideration of all above physical characteristics.
|
| issn |
2225-5818 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167877 |
| citation_txt |
Высокоинформативный комплексный метод определения типа моторного масла / А.В. Мамыкин, А.Л. Кукла, Л.М. Матвиенко, А.В. Дорожинская, В.П. Маслов, Г.В. Дорожинский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2019. — № 3-4. — С. 36-44. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT mamykinav vysokoinformativnyikompleksnyimetodopredeleniâtipamotornogomasla AT kuklaal vysokoinformativnyikompleksnyimetodopredeleniâtipamotornogomasla AT matvienkolm vysokoinformativnyikompleksnyimetodopredeleniâtipamotornogomasla AT dorožinskaâav vysokoinformativnyikompleksnyimetodopredeleniâtipamotornogomasla AT maslovvp vysokoinformativnyikompleksnyimetodopredeleniâtipamotornogomasla AT dorožinskiigv vysokoinformativnyikompleksnyimetodopredeleniâtipamotornogomasla AT mamykinav visokoínformativniikompleksniimetodviznačenâtipumotornogomastila AT kuklaal visokoínformativniikompleksniimetodviznačenâtipumotornogomastila AT matvienkolm visokoínformativniikompleksniimetodviznačenâtipumotornogomastila AT dorožinskaâav visokoínformativniikompleksniimetodviznačenâtipumotornogomastila AT maslovvp visokoínformativniikompleksniimetodviznačenâtipumotornogomastila AT dorožinskiigv visokoínformativniikompleksniimetodviznačenâtipumotornogomastila AT mamykinav highlyinformativeintegratedmethodfordeterminingthetypeofengineoil AT kuklaal highlyinformativeintegratedmethodfordeterminingthetypeofengineoil AT matvienkolm highlyinformativeintegratedmethodfordeterminingthetypeofengineoil AT dorožinskaâav highlyinformativeintegratedmethodfordeterminingthetypeofengineoil AT maslovvp highlyinformativeintegratedmethodfordeterminingthetypeofengineoil AT dorožinskiigv highlyinformativeintegratedmethodfordeterminingthetypeofengineoil |
| first_indexed |
2025-11-26T01:39:45Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:39:45Z |
| _version_ |
1850603629105381376 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2019, ¹ 3–4
36 ISSN 2225-5818
ÌÅÒÐÎËÎÃÈЯ. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈЯ
1
ÓÄÊ 532.538; 539.21; 621.38
А. В. МАМЫКИН, д. ф.-м. н. А. Л. КУКЛА, Л. М. МАТВИЕНКО, А. В. ДОРОЖИНСКАЯ,
д. т. н. В. П. МАСЛОВ, к. т. н. Г. В. ДОРОЖИНСКИЙ
Óêðàèíà, г. Êèев, Иíстèтут фèзèêè полупðоводíèêов èм. В. Е. Лàшêàðёвà НАН Óêðàèíы
E-mail: kukla@isp.kiev.ua
ВЫСОÊОИНФОРМАТИВНЫЙ ÊОМПЛЕÊСНЫЙ
МЕТОÄ ОПРЕÄЕЛЕНИЯ ТИПА МОТОРНОГО МАСЛА
Мотоðíое мàсло (ÌÌ) является одíèм èз
осíовíых фуíêцèоíàльíых элемеíтов двèгàтеля
вíутðеííего сгоðàíèя (ÄВС), опðеделяющèм его
íепосðедствеííую ðàботу, èзíос детàлей è сðоê
эêсплуàтàцèè. Это, в свою очеðедь, пðедъявляет
повышеííые тðебовàíèя ê êàчеству è соответ-
ствèю ММ зàявлеííым пðоèзводèтелем эêсплу-
àтàцèоííым хàðàêтеðèстèêàм, опеðàтèвíый êоí-
тðоль êотоðых позволяет íàèболее эффеêтèвíо
пðоводèть эêсплуàтàцèю ÄВС. Осíовíымè êðè-
теðèямè êàчествà выпусêàемого ММ являются
зíàчеíèя его êèíемàтèчесêой вязêостè, соответ-
ствующèе ðàботе ÄВС в ðàзлèчíых темпеðàтуð-
íых ðежèмàх: пðè зàпусêе è в ðежèме пðогðе-
того двèгàтеля. Выделяют мèíеðàльíые, полу-
сèíтетèчесêèе è сèíтетèчесêèе мàслà с соответ-
ствующей êлàссèфèêàцèей êèíемàтèчесêой вяз-
êостè по SAE (Society of Automotive Engineers):
15W-40, 10W-40 è 5W-30.
Стàíдàðтíые вèсêозèметðèчесêèе методы
êоíтðоля êèíемàтèчесêой вязêостè (ISO 3104-94
è дð.) íе удовлетвоðяют êðèтеðèям пðоведеíèя
эêспðессíого àíàлèзà, посêольêу тðудíо поддà-
ются àвтомàтèзàцèè, тðебуют зíàчèтельíых объ-
емов пðоб, зàтðàтíы по вðемеíè è èспользуют
гàбàðèтíое обоðудовàíèе. Эêспðессíые методы
êоíтðоля ММ связàíы, êàê пðàвèло, с íàхожде-
íèем êоððеляцèоííых зàвèсèмостей между èí-
теðесующей эêсплуàтàцèоííой хàðàêтеðèстèêой
è íеêотоðым фèзèчесêèм пàðàметðом, êотоðый
можíо опеðàтèвíо èзмеðèть. Äля опеðàтèвíого
опðеделеíèя êèíемàтèчесêой вязêостè (тèпà)
мотоðíого мàслà íàмè пðедлàгàется èспользо-
Экспериментально показано наличие корреляционных зависимостей между типом моторного масла
и его рефрактометрическими и электрофизическими характеристиками (коэффициентом прелом-
ления, удельным сопротивлением и диэлектрической проницаемостью). Предложены способы опре-
деления типа моторного масла, основанные на измерении указанных характеристик, а также про-
тотипы портативных измерительных устройств, реализующие эти способы. Показано, что точ-
ность идентификации типа моторного масла значительно увеличивается при одновременном учете
указанных физических характеристик.
Ключевые слова: импедансная спектроскопия, поверхностный плазмонный резонанс, моторное мас-
ло, удельное сопротивление, диэлектрическая проницаемость, коэффициент преломления.
вàть двà элеêтðофèзèчесêèх пàðàметðà — удель-
íое сопðотèвлеíèе è дèэлеêтðèчесêую пðоíè-
цàемость, è одèí оптèчесêèй — êоэффèцèеíт
пðеломлеíèя. Пðедположеíèе о существовàíèè
êоððеляцèоííой зàвèсèмостè между êèíемàтè-
чесêой вязêостью ММ è его удельíым сопðотèв-
леíèем следует èз общèх фèзèчесêèх сообðàже-
íèй: чем больше вязêость жèдêостè, тем боль-
ше зàтðудíеíо двèжеíèе íàходящèхся в íей íо-
сèтелей зàðядà. Нàлèчèе же êоððеляцèè между
вязêостью è дèэлеêтðèчесêой пðоíèцàемостью,
à тàêже êоэффèцèеíтом пðеломлеíèя ММ обу-
словлеíо ðàзлèчèямè хèмèчесêого состàвà ðàс-
смàтðèвàемых тèпов ММ — высоêомолеêуляð-
íые íàсыщеííые цèêлèчесêèе è àðомàтèчесêèе
углеводоðоды в состàве мèíеðàльíых ММ [1],
полèолефèíы è полèэфèðы фосфоðíой è êðем-
íевой êèслот в состàве сèíтетèчесêèх ММ [2]
è èх смесь êàê осíовà полусèíтетèчесêого ММ.
Целью дàííой ðàботы являлàсь пðàêтèчесêàя
ðеàлèзàцèя высоêоèíфоðмàтèвíого êомплеêсíо-
го методà опðеделеíèя тèпà ММ, осíовàííого
íà èзмеðеíèè уêàзàííых хàðàêтеðèстèê, с èзго-
товлеíèем è àпðобàцèей соответствующèх поð-
тàтèвíых èзмеðèтельíых устðойств.
Îсобенности измерения электрофизических
характеристик моторных масел
По своèм элеêтðèчесêèм свойствàм мотоðíые
мàслà отíосятся ê êлàссу жèдêèх дèэлеêтðèêов.
В соответствèè с ðеêомеíдàцèямè междуíàðод-
íой элеêтðотехíèчесêой êомèссèè (IEC) èзме-
ðеíèя элеêтðофèзèчесêèх хàðàêтеðèстèê элеê-
DOI: 10.15222/TKEA2019.3-4.36
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2019, ¹ 3–4
37ISSN 2225-5818
ÌÅÒÐÎËÎÃÈЯ. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈЯ
2
тðоèзоляцèоííых жèдêостей (в том чèсле мо-
тоðíых мàсел) пðоèзводèтся по методèêàм, опè-
сàííым в [1, 2].
В [3] пðедлàгàется опðеделеíèе дèэлеêтðèче-
сêой пðоíèцàемостè ε è удельíого сопðотèвле-
íèя ρ по ðезультàтàм èзмеðеíèй элеêтðèчесêой
емêостè C è сопðотèвлеíèя R êоíдеíсàтоðíой
элеêтðохèмèчесêой ячейêè, зàполíеííой èссле-
дуемой жèдêостью. Недостàтêом этого спосо-
бà является èспользовàíèе постояííого вíеш-
íего íàпðяжеíèя, пðèêлàдывàемого ê элеêтðо-
дàм ячейêè, посêольêу в дàííом случàе пðèэ-
леêтðодíые эффеêты íà гðàíèце ðàзделà «элеê-
тðод — жèдêость» достàточíо сèльíо èсêàжàют
ðезультàты èзмеðеíèй удельíого сопðотèвлеíèя
èсследуемого ðàствоðà (погðешíость èзмеðеíèй
может достèгàть 100%).
В [4] емêостíой тоê è тоê пðоводèмостè èз-
меðяются пðè пðèложеíèè ê èсследуемому об-
ðàзцу пеðемеííого íàпðяжеíèя тðàпецеèдàльíой
фоðмы, что существеííо сíèжàет влèяíèе пðè-
элеêтðодíых эффеêтов. Емêостíой тоê опðеде-
ляют во вðемя ðостà/спàдà íàпðяжеíèя, à тоê
пðоводèмостè — в пеðèод стàбèльíостè íàпðя-
жеíèя. Подобíое вðемеííое ðàзделеíèе состàв-
ляющèх полíого тоêà упðощàет пðоцедуðу èз-
меðеíèя емêостè è сопðотèвлеíèя элеêтðохè-
мèчесêой ячейêè è соответствующèх èм зíàче-
íèй дèэлеêтðèчесêой пðоíèцàемостè è удельíо-
го сопðотèвлеíèя. Недостàтêом дàííого спосо-
бà, êàê è пðедыдущего, является пðèíцèпèàль-
íàя íевозможíость полíого èсêлючеíèя влè-
яíèя пðèэлеêтðодíых пðоцессов íà ðезультà-
ты èзмеðеíèй, посêольêу велèчèíà R опðеде-
ляется íà èíтеðвàлàх с постояííым зíàчеíèем
вíешíего íàпðяжеíèя, т. е. в êвàзèстàцèоíàð-
íом ðежèме. Пðè этом погðешíость èзмеðеíèя
велèчèíы R, по íàшèм дàííым, может состàв-
лять до 10—15%.
Äля опðеделеíèя дèэлеêтðèчесêой пðоíèцàе-
мостè è удельíого сопðотèвлеíèя мы пðедлàгàем
èспользовàть сèíусоèдàльíый пеðемеííый тоê,
что в полíой меðе èсêлючàет влèяíèе пðèэлеê-
тðодíых эффеêтов íà пðоцесс пеðеíосà зàðядà
чеðез ячейêу блàгодàðя отсутствèю вðемеííых
учàстêов с постояííым зíàчеíèем íàпðяжеíèя
íà íей. В этом случàе пðотеêàющèй элеêтðèче-
сêèй тоê èмеет àêтèвíую è ðеàêтèвíую состàв-
ляющèе, поэтому для опðеделеíèя велèчèí R è
С íеобходèмо èзмеðèть полíое сопðотèвлеíèе
(èмпедàíс) èспользуемой êоíдеíсàтоðíой элеê-
тðохèмèчесêой ячейêè.
В пðедположеíèè двухэлемеíтíой эêвèвà-
леíтíой схемы тàêой ячейêè, зàполíеííой об-
ðàзцом ММ [5], для àêтèвíой (Re) è ðеàêтèв-
íой (Im) состàвляющèх èмпедàíсà можíо зàпè-
сàть следующèе выðàжеíèя:
2 2 2 2Re ;
4 1
R
C R
(1)
2
2 2 2 2
2
Im .
4 1
CR
C R
, (2)
где v — чàстотà пеðемеííого тоêà.
Измеðèв Re è Im, èз сèстемы уðàвíеíèй (1) è
(2) можíо опðеделèть èсêомые зíàчеíèя R è С, à
зíàя площàдь элеêтðодов S è ðàсстояíèе d меж-
ду íèмè, íàйтè элеêтðофèзèчесêèе пàðàметðы
дèэлеêтðèчесêой пðоíèцàемостè è удельíого со-
пðотèвлеíèя èсследуемой пðобы:
0
; .
d C S
R
S d
(3)
0
; .
d C S
R
S d
, (4)
где ε0 — дèэлеêтðèчесêàя пðоíèцàемость вàêуумà.
Èзмерительная схема, реализующая
предложенный способ определения
электрофизических характеристик ÌÌ
Измеðеíèе èмпедàíсà ММ пðоводèлось по
схеме, поêàзàííой íà рис. 1. Геíеðàтоð Г подà-
ет íà делèтель íàпðяжеíèя (состоящèй èз êоí-
деíсàтоðíой ячейêè Z, зàполíеííой èсследуе-
мым ММ, è сопðотèвлеíèя íàгðузêè Rí) вход-
íое сèíусоèдàльíое íàпðяжеíèе фèêсèðовàí-
íой чàстоты.
Входíое è выходíое íàпðяжеíèя делèте-
ля сèíхðоííо оцèфðовуются двухêàíàльíым
àíàлого-цèфðовым пðеобðàзовàтелем (ÀÖП) è
поступàют íà вход устðойствà мàтемàтèчесêой
обðàботêè (УÌÎ) входíого è выходíого сèгíà-
лов, где опðеделяются èх àмплèтуды А, В è фà-
зовый сдвèг Δφ. Входíое è выходíое íàпðяже-
íèя связàíы соотíошеíèем
out
in
í
,
U
U Z
Z R
Рèс. 1. Блоê-схемà поðтàтèвíого èзмеðèтеля
èмпедàíсà
Г ЭВМÓМОАЦПUout
Uin
Rí
Z
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2019, ¹ 3–4
38 ISSN 2225-5818
ÌÅÒÐÎËÎÃÈЯ. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈЯ
3
где Uin, Uout — êомплеêсíые зíàчеíèя входíого è
выходíого íàпðяжеíèя делèтеля,
Uin=A∙exp(jωt),
Uout=B∙exp(j(ωt+Δφ)).
Z — полíое сопðотèвлеíèе (èмпедàíс)
ячейêè.
Отсюдà получàем выðàжеíèе
í
exp 1
R
Z
A
j
B
, (4)
êудà входят зíàчеíèя А, В, опðеделеííые
устðойством мàтемàтèчесêой обðàботêè, è сдвèг
фàз Δφ íà фèêсèðовàííой чàстоте èзмеðеíèй.
Отметèм, что для пðедотвðàщеíèя шуíтèðую-
щего влèяíèя входíых êàсêàдов АЦП íà ðезуль-
тàты èзмеðеíèй èмпедàíсà высоêоомíой êоíдеí-
сàтоðíой ячейêè оцèфðовêà выходíого íàпðя-
жеíèя делèтеля пðоводèтся после повтоðèтеля
íàпðяжеíèя íà осíове пðецèзèоííого опеðàцè-
оííого усèлèтеля со свеðхíèзêèм входíым то-
êом (ОРА129). Тàêже для умеíьшеíèя влèяíèя
íà ðезультàты èзмеðеíèй «эфèðíых» помех вы-
полíеíо эêðàíèðовàíèе всей èзмеðèтельíой схе-
мы. Äля опðеделеíèя удельíого сопðотèвлеíèя
è дèэлеêтðèчесêой пðоíèцàемостè обðàзцов ММ
был èспользовàí поðтàтèвíый èзмеðèтель èм-
педàíсà [6], èзготовлеííый в ИФП èм. В. Е.
Лàшêàðёвà НАН Óêðàèíы в соответствèè с пðè-
ведеííой выше блоê-схемой.
Нà рис. 2 пðедстàвлеíы тèповые эêспеðèмеí-
тàльíые чàстотíые зàвèсèмостè состàвляющèх
èмпедàíсà цèлèíдðèчесêой êоíдеíсàтоðíой ячей-
êè, зàполíеííой обðàзцом ММ, è àппðоêсèмèðу-
ющèе èх êðèвые, соответствующèе модельíым
выðàжеíèям (1) è (2) для двухэлемеíтíой эêвè-
вàлеíтíой схемы ячейêè. Рàсчетíые зíàчеíèя пà-
ðàметðов: удельíое сопðотèвлеíèе 26,53 ГОм∙см,
дèэлеêтðèчесêàя постояííàя 2,38.
Êàê вèдíо èз ðèс. 2, оптèмàльíым для èз-
меðеíèй èмпедàíсà является чàстотíый èíтеð-
вàл 10—100 Гц, è пðè опðеделеíèè элеêтðофè-
зèчесêèх хàðàêтеðèстèê ММ достàточíо пðово-
дèть èзмеðеíèя íà одíой фèêсèðовàííой чàсто-
те èз этого дèàпàзоíà. В свою очеðедь, пðàêтè-
чесêè полíое совпàдеíèе эêспеðèмеíтàльíых è
модельíых êðèвых (велèчèíà сðедíеêвàдðàтè-
чесêого отêлоíеíèя в оптèмàльíом чàстотíом
дèàпàзоíе íе пðевышàет 0,7%) свèдетельству-
ет об отсутствèè влèяíèя пðèэлеêтðодíых эф-
феêтов íà пðоцесс пðохождеíèя элеêтðèчесêо-
го тоêà чеðез êоíдеíсàтоðíую ячейêу. В пðотèв-
íом случàе в эêвèвàлеíтíой схеме ячейêè êðо-
ме пàðàметðов R è С пðèсутствовàлè бы è дðу-
гèе êомпоíеíты (емêость двойíого зàðядового
слоя, сопðотèвлеíèе пеðеíосу зàðядà, дèффу-
зèоííый èмпедàíс), à àппðоêсèмàцèя эêспеðè-
меíтàльíых дàííых выðàжеíèямè (1), (2) íе
былà бы столь точíой.
Îпределение характеристик ÌÌ оптическим
методом
Осíовíымè è íàèболее ðàспðостðàíеííымè
оптèчесêèмè методàмè дèàгíостèêè êàчествà мо-
тоðíого мàслà является фотометðèя [7], флуо-
ðесцеíтíый àíàлèз [8], èíфðàêðàсíàя Фуðье-
спеêтðосêопèя [9, 10] è àтомíо-àбсоðбцèоííàя
спеêтðометðèя [11]. Одíàêо íè одèí èз íèх íе мо-
жет быть èспользовàí для пðоведеíèя эêспðессíо-
го àíàлèзà ММ, посêольêу лèбо íе облàдàет достà-
точíой точíостью èзмеðеíèй (фотометðèя), лèбо
тðебует сложíого è доðогостоящего обоðудовàíèя.
Альтеðíàтèвíым методом дèàгíостèêè ММ явля-
ется метод, осíовàííый íà эффеêте повеðхíостíо-
го плàзмоííого ðезоíàíсà (ППÐ) [12]. Пðèбоðы,
èспользующèе в своей ðàботе явлеíèе ППР, чув-
ствèтельíы ê мàлым êоíцеíтðàцèям èсследуемых
веществ (0,01—2 íг/мл) [13, 14] è хàðàêтеðèзу-
ются высоêой точíостью èзмеðеíèй [15].
Рèс. 2. Тèповые эêспеðèмеíтàльíые чàстотíые зàвè-
сèмостè àêтèвíой (а) è ðеàêтèвíой (б) состàвляющèх
èмпедàíсà цèлèíдðèчесêой êоíдеíсàтоðíой ячейêè,
зàполíеííой обðàзцом ММ Akvilon CLASSIC 15W-40
à)
С
оп
ðо
тè
вл
еí
èе
R
e,
1
07
О
м
2
1
0
10–1 100 101 102 103 104 105
Чàстотà, Гц
эêспеðèмеíт
àппðоêсèмàцèя
б)
С
оп
ðо
тè
вл
еí
èе
I
m
,
10
7
О
м
0
–0,5
–1
10–1 100 101 102 103 104 105
Чàстотà, Гц
эêспеðèмеíт
àппðоêсèмàцèя
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2019, ¹ 3–4
39ISSN 2225-5818
ÌÅÒÐÎËÎÃÈЯ. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈЯ
4
Äля íàблюдеíèя явлеíèя ППР èспользуют
оптèчесêую схему Êðечмàíà: повеðхíостíые
плàзмоíы возбуждàются в тоíêой метàллèчесêой
плеíêе, íàíесеííой íà ðàбочую гðàíь пðèзмы
полíого вíутðеííего отðàжеíèя è êоíтàêтèðу-
ющей с èсследуемым веществом, моíохðомàтè-
чесêèм p-поляðèзовàííым светом лàзеðà опðе-
делеííой длèíы волíы (рис. 3). Феíомеí ППР
пðоявляется в том, что пðè углàх пàдеíèя лучà
θ, большèх êðèтèчесêого, в метàллèчесêой плеí-
êе под действèем лàзеðíого èзлучеíèя возбуж-
дàются плàзмоí-поляðèтоííые êолебàíèя элеê-
тðоíов пðоводèмостè, пðè этом ðезêо умеíьшà-
ется èíтеíсèвíость отðàжеííого светà (êоэффè-
цèеíтà отðàжеíèя), èзмеðеííàя фотопðèемíè-
êом пðè опðеделеííом ðезоíàíсíом угле пàде-
íèя θ (рис. 4). Велèчèíà ðезоíàíсíого углà зà-
вèсèт от высоêочàстотíой дèэлеêтðèчесêой пðо-
íèцàемостè ε веществà íà повеðхíостè метàллè-
чесêой плеíêè (à тàêже поêàзàтеля его пðелом-
леíèя n, посêольêу ε = n2). Óвелèчеíèе поêà-
зàтеля пðеломлеíèя пðèводèт ê соответствую-
щему сдвèгу ðезоíàíсíого углà íà велèчèíу Δθ
в стоðоíу большèх углов пàдеíèя (см. ðèс. 4),
à его умеíьшеíèе — в стоðоíу меíьшèх углов.
В пðоцессе хðàíеíèя è эêсплуàтàцèè мотоð-
íого мàслà вследствèе оêèслеíèя пðè êоíтàêте
с àгðессèвíымè è высоêотемпеðàтуðíымè сðе-
дàмè ðàстет его оптèчесêàя плотíость è поêà-
зàтель пðеломлеíèя [17]. В [18] впеðвые былà
поêàзàíà возможíость дèàгíостèêè мотоðíого
мàслà с помощью методà ППР. Это позволèло
опðеделèть íе тольêо уðовеíь дегðàдàцèè мàс-
лà, íо è íàлèчèе чàстèц, обðàзовàвшèхся в ðе-
зультàте èзíосà, à тàêже èх объемíую êоíцеí-
тðàцèю. Можíо пðедположèть, что посêольêу
ММ ðàзíых тèпов èмеют ðàзíый состàв, зíàче-
íèя èх высоêочàстотíой дèэлеêтðèчесêой пðо-
íèцàемостè тàêже будут ðàзлèчàться, что позво-
лèт по ее велèчèíе пðовестè èх èдеíтèфèêàцèю.
Рефðàêтометðèчесêèе хàðàêтеðèстèêè è зíà-
чеíèя ðезоíàíсíого углà для обðàзцов мотоð-
íых мàсел èзмеðялè с помощью поðтàтèвíого
ППР-ðефðàêтометðà «Плàзмоí-71» [19], ðàзðà-
ботàííого в ИФП. Пеðед опðеделеíèем θmin вы-
полíялè àппðоêсèмàцèю хàðàêтеðèстèêè отðà-
жеíèя R(θ) полèíомом 2-й степеíè в оêðестíо-
стè èзмеðеííого мèíèмумà [20], что позволяло
повысèть ðàзðешàющую угловую способíость
опðеделеíèя мèíèмумà с 75'' до 6''. Абсолютíàя
погðешíость èзмеðеíèя ðезоíàíсíого углà со-
стàвлялà ±24'', что соответствует àбсолютíой
погðешíостè поêàзàтеля пðеломлеíèя ±0,00008.
Измеðеííые ðефðàêтометðèчесêèе хàðàêтеðè-
стèêè ППР двух тèпов ММ (в вèде зàвèсèмо-
стè íàпðяжеíèя íà выходе фотопðèемíèêà U от
углà θ пàдеíèя светà íà гðàíèце «стеêло — ме-
тàлл») пðèведеíы íà рис. 5.
Äля постðоеíèя ðефðàêтометðèчесêой хà-
ðàêтеðèстèêè ППР è опðеделеíèя ðезоíàíс-
íого углà èсследуемые обðàзцы ММ по очеðе-
дè пðоêàчèвàлèсь шпðèцевым àвтомàтèзèðо-
вàííым íàсосом чеðез èзмеðèтельíую ячейêу
ППР-ðефðàêтометðà, êотоðàя обеспечèвàлà èх
êоíтàêт с повеðхíостью метàллèчесêой плеíêè
чувствèтельíого элемеíтà. Рефðàêтометð, íàсос
è ðезеðвуàðы с обðàзцàмè ММ ðàзмещàлèсь в
теðмостàте пðè темпеðàтуðе 20°С для умеíьше-
íèя темпеðàтуðíой погðешíостè ðезультàтов èз-
меðеíèй [21].
Зíàчеíèе поêàзàтеля пðеломлеíèя для об-
ðàзцà ММ было ðàссчèтàíо путем чèслеííо-
Рèс. 3. Оптèчесêàя схемà в геометðèè Êðечмàíà [16]:
1 — лàзеð; 2 — пðèзмà; 3 — метàллèчесêàя плеíêà;
4 — фотопðèемíèê
1 4
32
Рèс. 4. Рефðàêтометðèчесêàя хàðàêтеðèстèêà ППР до
(сплошная линия) è после (штриховая линия) èз-
меíеíèя поêàзàтеля пðеломлеíèя (дèэлеêтðèчесêой
пðоíèцàемостè) èсследуемого веществà
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
55 60 65 θ, °
Δθ
Рèс. 5. Рефðàêтометðèчесêèе хàðàêтеðèстèêè ППР
двух тèпов мотоðíых мàсел: сèíтетèчесêого Castrol
Magnatec è мèíеðàльíого Akvilon Classic
U, В
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0
55 60 65 θ, °
сèíтетèчесêое
минеральное
Ê
оє
ф
ф
èц
èе
íт
о
тð
àж
еí
èя
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2019, ¹ 3–4
40 ISSN 2225-5818
ÌÅÒÐÎËÎÃÈЯ. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈЯ
5
го моделèðовàíèя соответствующèх ðефðàêто-
метðèчесêèх хàðàêтеðèстèê с èспользовàíèем
èзмеðеííого зíàчеíèя θmin, поêàзàтеля пðелом-
леíèя стеêляííой пðèзмы n = 1,59994, длèíы
волíы λ = 850 íм è опðеделеííых подгоíêой
оптèчесêèх êоíстàíт золотой плеíêè толщèíой
d = 48±3 íм чувствèтельíого элемеíтà ППР-
сеíсоðà (пðогðàммà WinSpall 3.0). Чèслеííое
моделèðовàíèе выполíялè, пðèмеíяя фоðмулы
Фðеíеля è мàтемàтèчесêèй фоðмàлèзм мàтðèц
ðàссеяíèя Äжоíсà [22]. Зíàчеíèя поêàзàтеля
пðеломлеíèя èсследуемых пðоб ММ лежàлè в
дèàпàзоíе от 1,46 до 1,48.
Îбсуждение полученных результатов
С èспользовàíèем опèсàííой методèêè полу-
чеíèя элеêтðèчесêèх è оптèчесêèх хàðàêтеðè-
стèê ММ è уêàзàííых èзмеðèтельíых устðойств
был получеí мàссèв зíàчеíèй дèэлеêтðèчесêой
постояííой, удельíого сопðотèвлеíèя è êоэффè-
цèеíтà пðеломлеíèя для 28 обðàзцов ММ ðàз-
íых тèпов (см. таблицу è рис. 6).
Из àíàлèзà дàííых íà ðèс. 6 вèдíо, что èдеí-
тèфèêàцèя тèпà ММ возможíà путем èзмеðе-
íèя удельíого сопðотèвлеíèя èлè êоэффèцèеí-
тà пðеломлеíèя. Пðèчем по ðефðàêтометðèче-
сêому èзмеðеíèю увеðеííо èдеíтèфèцèðуются
все 14 èсследовàííых обðàзцов сèíтетèчесêèх
ММ (см. ðèс. 6, в). Тàêже можíо говоðèть о
теíдеíцèè увелèчеíèя удельíого сопðотèвлеíèя
пðè пеðеходе от сèíтетèчесêèх ММ ê мàслàм íà
мèíеðàльíой осíове (ðèс. 6, а). В то же вðемя,
íе пðосмàтðèвàется зàметíой êоððеляцèè тèпà
ММ с велèчèíой дèэлеêтðèчесêой пðоíèцàе-
мостè (ðèс. 6, б). Аíàлèзèðуя ðèс. 6, в, мож-
Электрические и оптические параметры образцов ММ разных типов
№ пðобы
(условíое
обозíàчеíèе)
Тèп мотоðíого мàслà /
тоðговàя мàðêà
Äèэлеêтðèчесêàя
пðоíèцàемость
Óдельíое сопðо-
тèвлеíèе,
ГОм·см
Êоэффèцèеíт
пðеломлеíèя
Мèíеðàльíые мàслà
1 (м1) Bars, 15W-40 2,36 11,6 1,48501
2 (м2) Мèíеðàльíое 15W-40 2,33 21,1 1,48653
3 (м3) Люêс 15W-40 2,36 40,8 1,48850
4 (м4) Akvilon Classic 15W-40 2,38 26,53 1,48854
5 (м5) Yuko 15W-40 2,31 8,06 1,48651
6 (м6) Grom-Ex 15W-40 2,34 8,02 1,48350
Полусèíтетèчесêèе мàслà
7 (п-с1) Яðíефть, 10W-40 2,31 32,1 1,48250
8 (п-с2) Shell Helix HX7 10W-40 2,27 15,17 1,46900
9 (п-с3) ЛЕОЛ long life SL-CF Лèдеð
10W-40
2,32 12,68 1,47953
10 (п-с4) Akvilon extra 10W-40 2,30 41,80 1,48451
11 (п-с5) Liqui Molly 10W-40 2,29 8,85 1,47202
12 (п-с6) Mobil Ultra 10W-40 2,37 6,79 1,47804
13 (п-с7) ZIC X5 10W-40 2,25 15,8 1,47100
14 (п-с8) XADO 10W-30 2,32 5,57 1,47201
Сèíтетèчесêèе мàслà
15 (с1) Mobil Super 3000 5W-30 2,32 3,84 1,46603
16 (с2)
Toyota genuine 5W-30
2,27 6,70 1,46651
17 (с3) 2,28 6,35 1,46658
18 (с4) 2,41 3,52 1,46653
19 (с5) HUNDAI super extra 5W-30 2,37 7,10 1,46600
20 (с6) ELF 900 NF 5W-40 2,34 4,75 1,46708
21 (с7) Mobil Super 3000 X1 5W-40 2,28 8,15 1,46523
22 (с8) ELF 900 SXR evolution 5W-40 2,45 2,12 1,46550
23 (с9) Motul 8100 X-cess 5W-40 2,31 5,99 1,46450
24 (с10) Castrol Magnatec A3/B4 5W-40 2,35 3,34 1,46507
25 (с11) Aral Hight Tronic 5W-40 2,47 1,92 1,46553
26 (с12) Castrol Edge 5W-40 2,36 7,83 1,46521
27 (с13) Mobil Super (new) 3000 5W-40 2,38 3,35 1,46526
28 (с14) Motul 8100 x-cess NEW 5W-40 2,39 5,42 1,46655
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2019, ¹ 3–4
41ISSN 2225-5818
ÌÅÒÐÎËÎÃÈЯ. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈЯ
6
íо зàметèть, что èзмеíеíèе êоэффèцèеíтà пðе-
ломлеíèя пðè пеðеходе от сèíтетèчесêèх мàсел
ê мèíеðàльíым пðоèсходèт достàточíо плàвíо
чеðез облàсть полусèíтетèчесêèх мàсел. В свя-
зè с этèм могут возíèêàть зàтðудíеíèя в èдеí-
тèфèêàцèè обðàзцов, у êотоðых зíàчеíèя êо-
эффèцèеíтà пðеломлеíèя лежàт в пеðеходíой
облàстè. Этот íедостàтоê отчàстè можíо устðà-
íèть путем èспользовàíèя одíовðемеííо двух
хàðàêтеðèстèê — оптèчесêой è элеêтðèчесêой.
Êàê вèдíо èз рис. 7, облàсть ðàсположеíèя
точеê, соответствующèх сèíтетèчесêèм мàслàм,
четêо огðàíèчеíà è удàлеíà от всех дðугèх обðàз-
цов, что позволяет увеðеííо è одíозíàчíо èдеí-
тèфèцèðовàть этот тèп мàсел. Пðè этом облàстè
точеê для обðàзцов мàсел с мèíеðàльíой состàв-
ляющей — полусèíтетèчесêèх è
мèíеðàльíых — пðèмыêàют дðуг
ê дðугу по осè àбсцèсс, ðàзлèчàясь
глàвíым обðàзом велèчèíой êоэф-
фèцèеíтà пðеломлеíèя.
Отметèм, что пðедстàвлеííый
íà ðèс. 7 способ èдеíтèфèêàцèè
тèпà ММ íе является оптèмàль-
íым с точêè зðеíèя «эêспðессíо-
стè» àíàлèзà, посêольêу тðебует
пðоведеíèя одíовðемеííо оптè-
чесêèх è элеêтðèчесêèх èзмеðе-
íèй, одíàêо этот íедостàтоê êом-
пеíсèðуется высоêой ðàспозíàвà-
тельíой способíостью. Зàметèм
тàêже, что, учèтывàя èзвестíое
элеêтðодèíàмèчесêое соотíоше-
íèе n между êоэффèцèеí-
том пðеломлеíèя n è êвàзèстàтè-
чесêой дèэлеêтðèчесêой пðоíèцà-
емостью сðеды ε, можíо было бы
ожèдàть êоððеляцèоííой зàвèсè-
мостè между тèпом ММ è его дèэ-
леêтðèчесêой пðоíèцàемостью, по-
добíо èзобðàжеííой íà ðèс. 6, в,
одíàêо этого обíàðужеíо íе было
(см. ðèс. 6, б). Пðèчèíой отсут-
ствèя уêàзàííой êоððеляцèè мог-
ло быть íàлèчèе ðàзлèчíой дèс-
пеðсèè отíосèтельíой дèэлеêтðè-
чесêой пðоíèцàемостè обðàзцов
ММ, поскольку определение ε вы-
полíялось в существеííо ðàзлè-
чàющèхся спеêтðàльíых дèàпàзо-
íàх — геðцевом (методом èмпе-
дàíсметðèè) è теðàгеðцевом (ме-
тодом ППР). Êðоме того, погðеш-
íость èзмеðеíèя дèэлеêтðèчесêой
пðоíèцàемостè обðàзцов ММ со-
стàвлялà до 3%, в отлèчèе от очеíь
мàлой погðешíостè опðеделеíèя
êоэффèцèеíтà пðеломлеíèя, хà-
ðàêтеðíой для оптèчесêèх èзме-
ðеíèй (0,006% в íàшем случàе).
Можíо пðедположèть, что в слу-
чàе умеíьшеíèя погðешíостè èзме-
ðеíèя элеêтðофèзèчесêèх хàðàêте-
ðèстèê ММ пðè èспользовàíèè бо-
лее точíых мостовых схем èзмеðе-
íèя èмпедàíсà êоððеляцèя между
Рèс. 6. Äèàгðàммы зíàчеíèй удельíого сопðотèвлеíèя (а),
дèэлеêтðèчесêой пðоíèцàемостè (б) è êоэффèцèеíтà пðеломле-
íèя (в) обðàзцов мотоðíых мàсел ðàзлèчíых тèпов
à)
Ó
де
ль
íо
е
со
пð
от
èв
ле
íè
е,
ГО
м
∙с
м
40
30
20
10
0
м
1
м
2
м
3
м
4
м
5
м
6
п-
с1
п-
с2
п-
с3
п-
с4
п-
с5
п-
с6
п-
с7
п-
с8 с1 с2 с3 с4 с5 с6 с7 с8 с9 с1
0
с1
1
с1
2
с1
3
с1
4
б)
Ä
èэ
ле
êт
ðè
че
сê
àя
п
ðо
íè
цà
ем
ос
ть 2,5
2,4
2,3
2,2
2,1
м
1
м
2
м
3
м
4
м
5
м
6
п-
с1
п-
с2
п-
с3
п-
с4
п-
с5
п-
с6
п-
с7
п-
с8 с1 с2 с3 с4 с5 с6 с7 с8 с9 с1
0
с1
1
с1
2
с1
3
с1
4
в)
Ê
оэ
ф
ф
èц
èе
íт
п
ðе
ло
м
ле
íè
я 1,49
1,48
1,47
1,46
1,45
м
1
м
2
м
3
м
4
м
5
м
6
п-
с1
п-
с2
п-
с3
п-
с4
п-
с5
п-
с6
п-
с7
п-
с8 с1 с2 с3 с4 с5 с6 с7 с8 с9 с1
0
с1
1
с1
2
с1
3
с1
4
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2019, ¹ 3–4
42 ISSN 2225-5818
ÌÅÒÐÎËÎÃÈЯ. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈЯ
7
тèпом ММ è его дèэлеêтðèчесêой пðоíèцàемо-
стью может быть выявлеíà [23].
Выводы
Тàêèм обðàзом, поêàзàíà возможíость èдеí-
тèфèêàцèè тèпà мотоðíого мàслà (мèíеðàльíое,
полусèíтетèчесêое, сèíтетèчесêое) путем êом-
плеêсíых èзмеðеíèй его ðефðàêтометðèчесêой
è элеêтðофèзèчесêой хàðàêтеðèстèê (êоэффèцè-
еíтà пðеломлеíèя è удельíого сопðотèвлеíèя)
блàгодàðя íàлèчèю опðеделеííых êоððеляцè-
оííых зàвèсèмостей между тèпом ММ è обоè-
мè уêàзàííымè фèзèчесêèмè пàðàметðàмè. Пðè
этом íàèболее точíо этèм методом можíо выя-
вèть чèсто сèíтетèчесêèе мотоðíые мàслà è мàс-
лà с мèíеðàльíой состàвляющей (полусèíтетè-
чесêèе è мèíеðàльíые). Результàты èсследовà-
íèя могут быть èспользовàíы êàê для èдеíтè-
фèêàцèè тèпà мотоðíого мàслà, тàê è для вы-
явлеíèя фàльсèфèêàтà.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИÊИ
1. IEC 60247:2004. Insulating liquids - Measurement of
relative permittivity, dielectric dissipation factor (tan d) and
d.c. resistivity.
2. IEC 61620:1998. Insulating liquids - Determination
of the dielectric dissipation factor by measurement of the
conductance and capacitance.
3. Чеðíожуêов Н.И., Êðейí С.Э., Лосèêов Б.В. Хèмèя
мèíеðàльíых мàсел.— ГосТопТехИздàт, 1951.
4. Мàмедьяðов М.А. Хèмèя сèíтетèчесêèх мàсел.—
Леíèíгðàд: Хèмèя, 1989.
5. Êуêлà А.Л., Мàмыêèí А.В., Мàйстðеíêо А.С. è дð.
Использовàíèе методà èмпедàíсíой спеêтðосêопèè для àíàлè-
зà беíзàíольíого топлèвà // Техíологèя è êоíстðуèðовàíèе
в электронной аппаратуре.— 2015.— № 2–3.— С. 61—67.—
http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2015.2-3.61
6. Êуêлà А.Л., Мàмыêèí А.В., Мàйстðеíêо А.С.,
Пàвлючеíêо А.С. Эêспðесс àíàлèзàтоð пàðàметðов фуíê-
цèоíàльíых мàтеðèàлов íà осíове методà èмпедàíсíой
спеêтðосêопèè // Сеíсоðíà елеêтðоíіêà і міêðосèстемíі
техíології.— 2012.— Т. 3(9).— № 3.— С. 6—15.—
https://doi.org/10.18524/1815-7459.2012.3.114507
7. Чàêчèð Б.А., Алеêсеевà Г.М. Фотометðèчесêèе ме-
тоды àíàлèзà: Методèчесêèе уêàзàíèя.— С.-Пб.: Изд-во
СПХФА, 2002.
8. Зàбуðíягèí В.П., Яðовой П.Н. Пðèмеíеíèе лàзеðíо-
го флуоðесцеíтíого àíàлèзà для èдеíтèфèêàцèè íефтепðо-
дуêтов // Жуðíàл пðèêлàдíой спеêтðосêопèè.— 1988.—
Т. 48, № 5.— С. 819—822.
9. Powell J.R., Toms A.M. Molecular Analysis of
Lubricants by FTIR Spectroscopy // P/PM Technology.—
1997.— vol. 10, N 4.— Р. 58—64.
10. Bley T., Pignanelli E., Schьtze A. Multi-channel
IR sensor system for determination of oil degradation //
Journal of Sensors and Sensor Systems.— 2014.— Vol. 3.—
Р. 121–132.— https://doi.org/10.5194/jsss-3-121-2014
11. Мышêèí Н.Ê., Холодèлов О.В., Мàðêовà Л.В.,
Семеíюê М.С. Äèàгíостèêà èзíàшèвàíèя смàзàííых под-
вèжíых сопðяжеíèй // Тðеíèе è èзíос.— 1986.— Т. 7,
№ 6.— C. 1091–1101.
12. Milanese M., Ricciardi A., Manerab M.G. et al. Real
time oil control by surface plasmon resonance transduction
methodology // Sensors and Actuators A.— 2015.—
Vol. 223.— P. 97–104.— https://doi.org/10.1016/j.
sna.2014.12.008
13. Shalabney A. , Abdulhalim I. Sensitivity-enhancement
methods for surface plasmon sensors // Laser Photonics
Rev.— 2011.— Vol. 5, N 4.— P. 571—606.— https://doi.
org/10.1002/lpor.201000009
14. Войтовèч И.Ä., Êоðсуíсêèй В. М. Сеíсоðы íà осíо-
ве плàзмоííого ðезоíàíсà: пðèíцèпы, техíологèè, пðèме-
íеíèя.— Êèев: Стàль, 2011.
15. Maslov V.P., Dorozinsky G.V., Dorozinska H.V.
Promising method for determining the concentration of nano-
sized diamond powders in water suspensions // Functional
Materials Journal (FMJ).— 2018.— Vol. 25, iss. 1.—
P 158—164.— https://doi.org/10.15407/fm25.01.158
16. Kretschmann E., Raether H. Radiative decay
of non-radiative surface plasmons excited by light //
Naturforschung.— 1968.— Vol. 123.— P. 2135—2136.—
https://doi.org/10.1515/zna-1968-1247
17. Liptuga A.I., Dorozinsky G. V., Gordienko V.I. et
al. Diagnostics of motor oil quality by using the device based
on surface plasmon resonance phenomenon // Scholars
Journal of Engineering and Technology.— 2015.— Vol. 3.—
P. 372—374.
18. Maslov V.P., Dorozinsky G.V., Khrystosenko R.V.
et al. Surface plasmon resonance – a promising method for
estimating the quality of motor oil // Trans & Motauto
World Journal.— 2017.— Vol. 1.— P. 41—44.
19. Dorozinska H., Dorozinsky G., Maslov V., Kachur N.
The use surface plasmon resonance to determine the optical
parameters of UV-adhesive and control polymerization
process // American Journal of Materials Science and
Application.— 2019.— Vol. 7, N 1.— Р. 25—29.— https://
doi.org/10.15406/mseij.2019.03.00090
20. Шèðшов Ю. М., Сàмойлов А. В., Хðèстосеíêо
Р. В. è дð. Аíàлèз è чèслеííое моделèðовàíèе ППР-
спеêтðометðов с мехàíèчесêой ðàзвеðтêой по углу: àлгоðèтм
опðеделеíèя угловой позèцèè мèíèмумà // Реєстðàція,
збеðігàííя і обðобêà дàíèх.— 2004.— T. 6, № 3.— С. 3—18.
21. Dorozinska H.V., Turu T.A., Markina O.M. et al.
Influence of temperature on the measuring accuracy of devices
based on surface plasmon resonance phenomenon // Modern
Instrumentation.— 2018.— Vol. 7.— P. 1—10. https://doi.
org/10.4236/mi.2018.71001
22. Аззàм Р., Бàшàðà Н. Эллèпсометðèя è поляðèзо-
вàííый свет.— Мосêвà: Мèð, 1981.
23. Гðèгоðов А.Б., Нàглюê И.С. Äèэлеêтðèчесêèе
свойствà мотоðíых мàсел // Автомобèльíый тðàíс-
поðт.— Хàðьêов: Хàðьê. íàц. àвтом.-доðож. уí-т., 2009.—
№ 25.— С. 167—170.
Дата поступления рукописи
в редакцию 09.04 2019 г.
Рèс. 7. Рàспðеделеíèе èсследуемых обðàзцов мотоð-
íых мàсел в деêàðтовых êооðдèíàтàх êоэффèцèеíтà
пðеломлеíèя è удельíого сопðотèвлеíèя
50
40
30
20
10
0
1,460 1,465 1,470 1,475 1,480 1,485 1,490
Êоэффèцèеíт пðеломлеíèя
мèíеðàльíые
полусèíтетèчесêèе
сèíтетèчесêèе
Ó
де
ль
íо
е
со
пð
от
èв
ле
íè
е,
Г
О
м
∙с
м
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2019, ¹ 3–4
43ISSN 2225-5818
ÌÅÒÐÎËÎÃÈЯ. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈЯ
8
А. В. МАМИКІН, О. Л. КУКЛА, Л. М. МАТВІЄНКО,
Г. В. ДОРОЖИНСЬКА, В. П. МАСЛОВ,
Г. В. ДОРОЖИНСЬКИЙ
Óêðàїíà, м. Êèїв, Іíстèтут фізèêè íàпівпðовідíèêів ім. В.Є. Лàшêàðьовà НАН Óêðàїíè
E-mail: kukla@isp.kiev.ua
ВИСОÊОІНФОРМАТИВНИЙ ÊОМПЛЕÊСНИЙ МЕТОÄ ВИЗНАЧЕННЯ
ТИПÓ МОТОРНОГО МАСТИЛА
Експериментально показано наявність кореляційних залежностей між типом моторного мастила та
його рефрактометричними і електрофізичними характеристиками (коефіцієнтом заломлення, пито-
мим опором і діелектричною проникністю). Запропоновано способи визначення типу моторного мастила,
засновані на вимірюванні зазначених характеристик, а також прототипи портативних вимірювальних
пристроїв, що реалізують ці способи. Для визначення питомого опору та діелектричної проникності
використано метод імпедансної спектроскопії, а для визначення коефіцієнта заломлення застосовано
пристрій на основі ефекту поверхневого плазмонного резонансу. Показано, що точність ідентифікації
типу моторного мастила значно збільшується, якщо одночасно враховувати вказані фізичні характери-
стики. Показано, що зазначеним комплексним методом найбільш точно можна виявити, з одного боку,
чисто синтетичні моторні мастила, а з іншого — мастила з мінеральною складовою (напівсинтетичні
та мінеральні). Результати досліджень можуть бути використані як для ідентифікації типу моторно-
го мастила, так і для виявлення фальсифікату.
Ключові слова: імпедансна спектроскопія, поверхневий плазмонний резонанс, моторне мастило, питомий
опір, діелектрична проникність, коефіцієнт заломлення.
A. V. MAMYKIN, A. L. KUKLA, L. M. MATVIENKO,
H. V. DOROZINSKA, V. P. MASLOV, G. V. DOROZINSKY
Ukraine, Kyiv,
V. E. Lashkaryov Institute of
Semiconductor Physics of NAS of Ukraine
E-mail: kukla@isp.kiev.ua
HIGHLY INFORMATIVE INTEGRATED METHOD FOR DETERMINING
THE TYPE OF ENGINE OIL
The presence of correlation dependences between the type of motor oil and its refractometric and electrophysical
characteristics (refractive index, specific resistance and dielectric constant) is experimentally shown. Methods
for determining the type of engine oil are proposed, based on the measurement of these characteristics, as
well as prototypes of portable measuring devices that implement these methods. Impedance spectroscopy was
used to determine the resistivity and dielectric constant, and a device based on the effect of surface plasmon
resonance was used to determine the refractive index. It is shown that the accuracy of identification of the
type of motor oil increases significantly with simultaneous consideration of all above physical characteristics.
It is shown that this complex method can most accurately detect, on the one hand, purely synthetic motor oils,
on the other hand, oils with a mineral component (semi-synthetic and mineral). The results of the studies can
be used to identify the type of motor oil as well as to detect forgery.
Keywords: impedance spectroscopy, surface plasmon resonance, engine oil, resistivity, dielectric constant,
refractive index.
DOI: 10.15222/TKEA2019.3-4.36
UDC 532.538; 539.21; 621.38
REFERENCES
1. IEC 60247:2004. Insulating liquids - Measurement of
relative permittivity, dielectric dissipation factor (tan d) and
d.c. resistivity.
2. IEC 61620:1998. Insulating liquids - Determination
of the dielectric dissipation factor by measurement of the
conductance and capacitance.
3. Chernozhukov N.I., Kreyn S.E., Losykov B.V.
Khimiya mineral’nykh masel [Chemistry of mineral oils].
GosTopTekhizdat, 1951, 307 p. (Rus)
4. Mamed’yarov M.A. Khimiya sinteticheskikh masel
[Chemistry of synthetic oils]. Leningrad, Chemistry, 1989,
240 p. (Rus)
5. Kukla O.L., Mamykin A.V., Maistrenko A.S. et al.
[Application of impedance spectroscopy method for analy-
sis of benzanol fuels]. Tekhnologiya i Konstruirovanie v
Elektronnoi Apparature, 2015, no. 2–3, pp. 61–67. http://
dx.doi.org/10.15222/TKEA2015.2-3.61 (Rus)
6. Kukla O.L., Mamykin A.V., Maistrenko A.S.,
Pavluchenko.A.S. [Express analyzer of functional materials
parameters based on the impedance spectroscopy method].
Sensor electronics and microsystem technologies, 2012, vol.
3(9), iss. 3, pp. 6–15. https://doi.org/10.18524/1815-
7459.2012.3.114507 (Rus)
7. Chakchir B.A., Alekseyeva G.M. Fotometricheskiye
metody analiza: Metodicheskiye ukazaniya [Photometric
DOI: 10.15222/TKEA2019.3-4.36
ÓÄÊ 532.538; 539.21; 621.38
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2019, ¹ 3–4
44 ISSN 2225-5818
ÌÅÒÐÎËÎÃÈЯ. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈЯ
9
Îписание статьи для цитирования:
Мàмыêèí А. В., Êуêлà А. Л., Мàтвèеíêо Л. М.,
Äоðожèíсêàя Г. В., Мàслов В. П., Äоðожèíсêèй Г. В.
Высоêоèíфоðмàтèвíый êомплеêсíый метод опðеделеíèя
тèпà мотоðíого мàслà. Техíо логèя è êоíстðуè ðовàíèе в
элеêтðоííой àппàðàтуðе, 2019, № 3-4, с. 36—44. http://
dx.doi.org/10.15222/TKEA2019.3-4.36
Cite the article as:
Mamykin A. V., Kukla A. L., Matvienko L. M., Dorozinska
H. V., Maslov V. P., Dorozinsky G. V. Highly informative
integrated method for determining the type of engine oil.
Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature,
2019, no. 3-4, pp. 36-44. http://dx.doi.org/10.15222/
TKEA2019.3-4.36
methods of analysis: Guidelines]. Saint Petersburg, SPChFA,
2002. (Rus)
8. Zaburnagin V.P., Jarovoj P.N. [Application of laser
fluorescence analysis for the identification of petroleum prod-
ucts]. Journal of Applied Spectroscopy, 1988, vol. 48, iss. 5,
pp. 819–822. (Rus)
9. Powell J.R., Toms A.M. Molecular Analysis of
Lubricants by FTIR Spectroscopy. P/PM Technology, 1997,
vol. 10, no. 4, pp. 58—64.
10. Bley T., Pignanelli E., Schűtze A. Multi-channel IR
sensor system for determination of oil degradation. Journal
of Sensors and Sensor Systems, 2014, vol. 3, pp. 121–132.
https://doi.org/10.5194/jsss-3-121-2014
11. Myshkin N.K., Holodilov O.V., Markova L.V.,
Semenuk M.S. [Diagnosis of wear of lubricated mo-
bile couplings]. Friction and wear, 1986, vol. 7, iss. 6,
pp. 1091–1101. (Rus)
12. Milanese M., Ricciardi A., Manerab M.G. et al. Real
time oil control by surface plasmon resonance transduction
methodology. Sensors and Actuators A, 2015, vol. 223,
pp. 97–104. https://doi.org/10.1016/j.sna.2014.12.008
13. Shalabney A. , Abdulhalim I. Sensitivity-enhancement
methods for surface plasmon sensors. Laser Photonics Rev.,
2011, vol. 5, no 4, no. 571–606.
14. Voytovich I.D., Korsunskiy V. M. Sensory na osnove
plazmonnogo rezonansa: printsipy, tekhnologii, primeneniya
[Plasmon resonance sensors: principles, technologies, applica-
tions]. Kyiv, Stal, 2011, 534 p. (Rus)
15. Maslov V.P., Dorozinsky G.V., Dorozinska H.V.
Promising method for determining the concentration of nano-
sized diamond powders in water suspensions. Functional
Materials Journal (FMJ), 2018, vol. 25, iss. 1, pp. 158–164.
https://doi.org/10.15407/fm25.01.158
16. Kretschmann E., Raether H. Radiative decay of non-
radiative surface plasmons excited by light. Naturforschung,
1968, vol. 123, pp. 2135–2136. https://doi.org/10.1515/
zna-1968-1247
17. Liptuga A.I., Dorozinsky G. V., Gordienko V.I.
et al. Diagnostics of motor oil quality by using the device
based on surface plasmon resonance phenomenon. Scholars
Journal of Engineering and Technology, 2015, vol. 3,
pp. 372–374.
18. Maslov V.P., Dorozinsky G.V., Khrystosenko R.V.
et al. Surface plasmon resonance – a promising method for
estimating the quality of motor oil. Trans & Motauto World
Journal, 2017, vol. 1, pp. 41–44.
19. Dorozinska H., Dorozinsky G., Maslov V., Kachur N.
The use surface plasmon resonance to determine the optical
parameters of UV-adhesive and control polymerization pro-
cess. American Journal of Materials Science and Application,
2019, vol. 7, N 1, pp. 25–29. https://doi.org/10.15406/
mseij.2019.03.00090
20. Shirshov Yu.M., Samoylov A.V., Christosenko R.V.
et al. [Analysis and numerical simulation of mechanical
angle-scanning SPR spectrometers: an algorithm for deter-
mining the minimum angular position]. Registration, stor-
age and processing of data, 2004, vol. 6, iss. 3, pp. 3–18.
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/50686
(Rus)
21. Dorozinska H.V., Turu T.A., Markina O.M. et
al. Influence of temperature on the measuring accuracy of
devices based on surface plasmon resonance phenomenon.
Modern Instrumentation, 2018, vol. 7, pp. 1–10. https://
doi.org/10.4236/mi.2018.71001
22. Azzam R., Bashara N. Ellipsometriya i polyarizovan-
nyy svet [Ellipsometry and polarized light]. Moskow, Mir,
1981, 583 p. (Rus)
23. Grigorov A.B., Naglyuk I.S. [Dielectric properties of
motor oils]. Automobile Transport, Kharkov, 2009, no. 25,
pp. 167–170. (Rus)
Борковська Людмила Володимирівна, êàíд. фіз.-мàт. íàуê, зàв. лàбоðàтоðії,
Іíстèтут фізèêè íàпівпðовідíèêів ім. В. Є. Лàшêàðьовà НАНÓ, м. Êèїв
Глушеченко Едуард Миколайович, êàíд. техí. íàуê, íàчàльíèê відділêу, НПП
«Сàтуðí», м. Êèїв
Коваль Вікторія Михайлівна, êàíд. техí. íàуê, доцеíт, НТÓÓ «Êèївсьêèй
політехíічíèй іíстèтут імеíі Ігоðя Сіêоðсьêого», м. Êèїв
Курак Владислав Володимирович, êàíд. техí. íàуê, доцеíт, Хеðсоíсьêèй
íàціоíàльíèй техíічíèй уíівеðсèтет
Плаксін Сергій Вікторович, доêт. фіз.-мàт. íàуê, зàв. відділом, Іíстèтут тðàíс-
поðтíèх сèстем і техíологій НАНÓ, м. Äíіпðо
Сафронов Павло Сергієвич, êàíд. техí. íàуê, доцеíт, Одесьêèй íàціоíàльíèй
політехíічíèй уíівеðсèтет
Ð Å Ö Å Í Ç Å Í Ò È Í Î Ì Å Ð À
|