Энерго-информационные модели микроэлектронных датчиков давления

• Автор: Шикульский, Михаил Игорьевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Введение
Глава 1. Анализ тенденций развития и методов достижения требуемых эксплуатационных характеристик микроэлектронных преобразователей.

1.1. Анализ тенденций развития микроэлектронных датчиков

1.2. Анализ работ в области исследования датчиков.

1.2.1. Системный подход к задачам анализа, синтеза и улучшения эксплуатационных характеристик преобразователей.
1.2.2 Анализ методов достижения требуемых эксплуатационных характеристик микроэлектронных датчиков давления.

1.2.3 Анализ методов моделирования и расчета микроэлектронных датчиков.

Выводы по первой главе.

Глава 2. Параметрические структурные схемы физикотехнических эффектов преобразования механических величии в электрические в микроэлектронных датчиках

2.1 Энергоинформационные модели цепей ЭИМЦ различной физической природы

2.2 Аппарат параметрических структурных схем ПСС.

2.3 ПСС ФТЭ преобразования механических величин в электрические в микроэлектронных датчиках.
2.4 Методика энергоинформационного моделирования преобразователя на основе БАЭТ
технологии.
Выводы по второй главе.
Глава 3. Энсргоинформационные модели микроэлектронных датчиков давления.
3.1 Упрошенные параметрические структурные схемы микроэлектронных датчиков давления.
3.2 Разработка энергоинформационной модели ЭИМ емкостного датчика давления
3.3 Разработка энергоинформационной модели ЭИМ частотного датчика давления с вибрационным элементом
3.4 Разработка энер1 оннформационной модели ЭИМ тензорсзисторного датчика
давления.
Выводы по третьей главе
Глава 4. Разработка методик, алгоритмов и программного обеспечения для расчета выходных
величин микроэлектронных датчиков давления на основании разработанных ЭИМ
4.1. Методика и алгоритм расчета выходного напряжения микроэлектронного емкостного датчика давления.
4.1.1. Методика расчета выходного напряжения микроэлектронного емкостного датчика давления
4.1.2. Алгоритм расчета выходного напряжения микроэлектронного емкостного датчика давления
4.2 Методика и алгоритм расчета частоты вибрации резонатора микроэлектронного частотного датчика давления.
4.2.1. Методика расчета частоты вибрации резонатора микроэлектронного частотного датчика давления
4.2.2. Алгоритм расчета частоты вибрации резонатора микроэлектронного частотного датчика давления
4.3 Методика и алгоритм расчета выходных характеристик тензорезисторного датчика давления
4.3.1. Методика расчета выходных характеристик тензорезисторного датчика давления
4.3.2. Алгоритм расчета выходных характеристик микроэлектронного тензорезисторного
датчика давления
4.4 Разработка системы автоматизированного расчета микроэлектронных датчиков
давления
Выводы по четвертой главе.
Глава 5. Проверка адекватности разработанных ЭИМ микроэлектронных датчиков давлення
5.1. Проверка адекватности ЭИМ емкостного датчика давления и методики расчета
5.2. Проверка адекватности ЭИМ частотного датчика давления
5.3. Тестовые примеры расчета тензорезисторного датчика давления
5.4 Функциональная модель микроэлектронного датчика давления
Выводы по пятой главе
Заключение.
Библиографический список использованной литературы
Приложение 1. Таблица входной информации для различных объектов расчета
Приложение 2. Функциональная диаграмма системы автоматизированного расчета
микроэлектронных датчиков
Приложение 3 Дерево узлов системы автоматизированного расчета микроэлектронных
датчиков давления
Приложение 4 Диаграмма Сущностьсвязь системы автоматизированного расчета микроэлектронных датчиков давления.
Приложение 5. Интерфейсы системы ароматизированного расчета микроэлектронных
датчиков давления
Приложение 6. Выходные документы системы автоматизированного расчета
микроэлектронных датчиков давления.
Приложение 7. Функциональная модель микроэлектронного емкостного датчика давления .
Приложение В. Дерево узлов микроэлектронного емкостного датчиков давления
Приложение 9. Акты о внедрении программной разработки Система автоматизированного расчета микроэлектронного датчика давления
Введение


При построении измерительных систем приходится ставить и решать задачи о согласования целей отдельных подсистем. Системный подход к задаче анализа и синтеза ПрИ на основе твердотельных структур следует начинать с выделения подсистем и их элементов. Локальные цели каждой из подсистем отличаются друг от друга в первом случае это преобразование воздействия измеряемой величины фактора, во втором усиление сигнала и выделение информативной составляющей измеряемого сигнала. Вместе с тем имеется единая цель функционирования системы измерения величины определенного фактора, например, давления. Михайлов П. Г. г. Пенза уделяет внимание повышению эффективности измерения и стабильности датчиков. Все современные информационноизмерительные системы ИИС, построенные с применением микропроцессоров, контроллеров и компьютеров, непременно имеют на низовом уровне процесс, установка, изделие, агрегат датчики преобразователи контролируемых параметров объекта. И если они не будут обладать требуемыми эксплуатационными характеристиками, то программноаппаратными средствами невозможно обеспечить информативность измерений и контролирование параметров объекта. Все это приводит не только к финансовым потерям, но может послужить причиной экологических и техногенных катастроф. Еще одним характерным примером резкого повышения требований к средствам измерения СИ и особенно датчикам является использование последних в ядерной энергетике для контроля функционирования ядерных реакторов. Здесь установка датчика может осуществляться таким образом, что демонтировать или заменить его практически невозможно, так как это связано с возможными нарушениями целостности конструктивных элементов ядерного реактора. Вместе с тем, повышение стабильности датчиков сложнейшая комплексная задача, включающая в себя создание новых конструктивнотехнологических решений, разработку новых технологий, методов и процедур контроля испытаний, долговременный анализ отказов и дефектов датчиков в процессе эксплуатации и т. При этом приоритетным направлением является создание новых конструкции и технологий 2. Уникальные возможности в направлении резкого повышения ресурса, надежности и функциональных возможностей предоставляются при внедрении достижений микромеханики при разработке и изготовлении датчиков нового поколения микроэлектронных датчиков МЭД. Интеграция микромеханических конструкций чувствительных элементов со схемами обработки, усиления и согласования позволяет качественно улучшить характеристики МЭД, интеллектуализировав последние. Так, в частности, используя эффект мультнчувствительности полупроводниковых структур к различным физическим параметрам, можно реализовать совмещенные датчики, например, давления и температуры, давления и вибраций, газоанализаторы различных газов. Особенно много вопросов в данных направлениях решается при создании микромеханических конструкций и технологий для микроэлектронных датчиков МЭД. Это объясняется необходимостью учета квантовомеханических эффектов в материалах эффектов внутреннего трения наличия дефектов и дислокаций и т. Последователи школы М. С учетом этих аспектов выполнен анализ методов достижения требуемых эксплуатационных характеристик. Произведенный анализ патентной и научнотехнической информации показал, что в настоящее время в основном выпускаются датчики давления следующих типов емкостные, тензорезисторные с полупроводниковыми теизорезисторамн, частотные с миниатюрными кремниевыми силочувствительными резонаторами, пьсзорсзистмвные, оптические. Наметились следующие тенденции совершенствования датчиков давления снижение габаритновесовых показателей, увеличение точности и надежности, обеспечение сопряжения со стандартными международными типами передачи информации, повышение интеллектуальности, внедрение при создании МЭД микромеханических конструкций и технологий нового научнотехнического направления, возникшего за последнее десятилетне. Анализ позволил классифицировать МЭДД по приемам, применяемым при их конструировании для улучшения различных эксплуатационных характеристик . Таблица 1.