Математическое моделирование чувствительных элементов и измерительных модулей датчиков давления и температуры тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.18, кандидат наук Соколов, Александр Владимирович

• Соколов, Александр Владимирович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Соколов, Александр Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК, КОНСТРУКЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЙ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДАТЧИКОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

1.1 Анализ сфер применения и технических характеристик датчиков, предназначенных для экстремальных условий эксплуатации

1.2 Использование датчиков в системах управления и контроля ракетно-космической и авиационной техники

1.3 Моделирование явлений и эффектов, используемых при измерении механических величин

1.4 Технологии и процедуры моделирования элементов и структур датчиков

1.5 Моделирование механических структур и устройств

1.6 Выбор комплекса программ для математического моделирования

элементов и структур датчиков

Выводы по разделу 1

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И СТРУКТУР ДАТЧИКОВ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

2.1 Формализация процессов моделирования элементов и структур микроэлектронных датчиков

2.2 Выбор базовых принципов преобразования физических величин в элементах и структурах микроэлектронных датчиков

2.2.1 Методы преобразования давления

2.2.2 Методы преобразования температуры

2.3 Концентрационные деформационные физико-математические модели пьезорезисторных элементов и структур

2.4 Моделирование пьезорезисторных чувствительных элементов и структур с использованием тензорного анализа

2.5 Моделирование полупроводникового чувствительного элемента с использованием электрических аналогов распределенных сенсорных структур

2.6 Моделирование тепловых процессов в измерительных модулях полупроводниковых датчиков

2.7 Методика моделирования сенсорных структур чувствительных элементов МЭД с использованием схемно-алгоритмических способов компенсации температурных погрешностей

Выводы по разделу 2

3 РАЗРАБОТКА ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ ДАТЧИКОВ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

3.1 Методы численного моделирования тепловых полей полупроводникового чувствительного элемента микроэлектронного датчика

3.1.1 Моделирование распределения температуры на поверхности упругого элемента

3.1.2 Численное математическое моделирование статических и динамических тепловых полей в пьезорезисторных чувствительных элементах

3.2 Методы численного моделирования прочностных характеристик полупроводникового чувствительного элемента микроэлектронного датчика статико-динамических давлений

3.2.1 Моделирование прочности упругого элемента

3.2.2 Моделирование распределения механических напряжений по поверхности ПЧЭ и изменения сопротивления пьезорезисторов

3.3 Моделирование сложных многоэлементных пьезорезистивных структур

3.4 Синтез структурных моделей и формул преобразования многозвен-

ных измерительных преобразователей

3.5 Моделирование информационно-энергетических характеристик датчиков

3.6 Математическое моделирование узлов и блоков датчика быстропе-ременных давлений

3.6.1 Построение физической модели датчика давления

3.6.2 Моделирование блоков датчика быстропеременного давления

Выводы по разделу 3

4 КОМПЛЕКС ПРОГРАММ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ

4.1 Программы моделирования чувствительных элементов и измерительных модулей

4.2 Комплекс программ моделирования емкостного ЧЭ датчика дифференциального давления

4.3 Программа моделирования процесса формообразования ЧЭ

Выводы по разделу 4

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математическое моделирование чувствительных элементов и измерительных модулей датчиков давления и температуры»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования.

Характерной чертой мирового развития информационных и управляющих систем конца XX - начала XXI века является все более широкое применение во всех сферах жизнедеятельности датчиков разнообразных физических величин (ДФВ). Датчики применяются в промышленном контроле, в автоматизации производственных процессов, в автомобильном, авиационном и железнодорожном транспорте, ракетно-космической и авиационной технике. Особенно велика их роль при измерениях физических величин в экстремальных условиях.

ДФВ становятся основными элементами, определяющими технический уровень и стоимость информационных и управляющих систем. При этом помимо высоких метрологических характеристик ДФВ должны обладать высокой степенью надежности, долговечностью, стабильностью, малыми габаритами, массой и энергопотреблением .

В связи со сложностью и трудоемкостью технологического процесса изготовления ДФВ, особую роль в процессе их проектирования приобретают методы математического моделирования, применение которых позволяет существенно сократить сроки и затраты на разработку ДФВ специального назначения.

Степень разработанности темы.

В области разработки и моделирования ДФВ необходимо отметить ученых, внесших значительный вклад в данное направление - это Малков Я.В., Распопов В.Я., Панич А.Е., Мокров Е.А., Прохоров С.А., Михайлов П.Г., Eller Е.Е., Jajfe Н., Jackson R. G., Fraden J., Kurtz A.D. и ряд других.

В направлении разработки программ и методик моделирования ДФВ работают такие научные школы и организации, как ЮФУ (г. Ростов-на-Дону), СГАУ им. академика С.П. Королева (г. Самара), МИФИ (г. Москва), НПО измерительной техники (г. Королев Московской обл.), ОАО «НИИФИ» (г. Пенза) и ряд других.

Большинство опубликованных работ в области математического моделирования ДФВ посвящено датчику как целостному элементу, но недостаточно работ,

рассматривающих чувствительные элементы (ЧЭ) и измерительные модули (ИМ), хотя именно они определяют основные характеристики датчиков. В связи с этим математическое моделирование чувствительных элементов и измерительных модулей датчиков давления и температуры является актуальной темой научного исследования.

Объектом исследования являются чувствительные элементы и измерительные модули микроэлектронных датчиков давления и температуры.

Предмет исследования - теоретические аспекты математического моделирования чувствительных элементов и измерительных модулей микроэлектронных датчиков давления и температуры.

Цель работы - разработка методов математического моделирования чувствительных элементов и измерительных модулей микроэлектронных датчиков давления и температуры с учетом условий их эксплуатации.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:

1) исследовать влияние внешних факторов на характеристики датчиков давления и температуры с целью уточнения математических моделей датчиков;

2) разработать алгоритм математического моделирования элементов и структур датчиков давления и температуры с учётом внешних факторов;

3) разработать численные методы оптимизации параметров полупроводниковых и пьезоэлектрических чувствительных элементов и измерительных модулей, методики математического моделирования с использованием уровневых моделей датчиков давления и температуры;

4) разработать комплекс проблемно-ориентированных программ по проведению вычислительного эксперимента для исследования чувствительных элементов и измерительных модулей датчиков давления и температуры.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в диссертационной работе использованы методы системного анализа, теории аналитического и численного моделирования, тензорного анализа и математической физики.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. На основе исследования уровневых моделей датчиков давления и температуры усовершенствованы математические модели полупроводниковых и пьезоэлектрических чувствительных элементов и измерительных модулей, отличающиеся повышенной точностью и производительностью.

2. Разработан алгоритм математического моделирования датчиков давления и температуры с учётом внешних факторов и иерархической структуры объектов, позволяющий проводить уровневое моделирование чувствительных элементов и измерительных модулей микроэлектронных датчиков давления и температуры.

3. Разработаны численные методы расчета и оптимизации информационно-энергетических характеристик пьезорезисторных, емкостных, пьезоэлектрических чувствительных элементов и измерительных модулей датчиков давления и температуры.

4. Разработан комплекс программ моделирования чувствительных элементов датчиков давления и температуры, позволяющий оценить с повышенной точностью их статические и динамические характеристики в процессе проведения вычислительного эксперимента.

Практическая значимость работы заключается в научно-методическом обеспечении разработки микроэлектронных датчиков давления и температуры, основанных на совмещении различных физических принципов преобразования.

Разработанные методы, алгоритмы и программы позволяют оптимизировать характеристики еще на этапе проектирования и сократить сроки разработки чувствительных элементов и измерительных модулей датчиков давления и температуры.

Результаты комплексных исследований, проведенных в процессе выполнения диссертации, могут быть использованы при создании датчиков статико-динамических и быстропеременных давлений с улучшенными метрологическими и эксплуатационными характеристиками.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты исследований внедрены в научно-исследовательскую работу, проводимую по грантовому финансированию в Казахском национальном техническом университете имени К.И.

Сатпаева, г. Алматы, а также в учебный процесс кафедры информационных технологий и систем Пензенского государственного технологического университета в виде математических моделей и методик моделирования ДФВ.

Достоверность результатов работы подтверждается корректностью основных допущений, использованием апробированных методов математического моделирования, результатами испытаний, апробацией на всероссийских и международных научных конференциях.

На защиту выносятся.

1. Методики математического моделирования чувствительных элементов и измерительных модулей датчиков давления и температуры на основе уровневых моделей датчиков.

<

2. Алгоритмы моделирования чувствительных элементов и измерительных модулей датчиков давления и температуры, учитывающие их иерархическую структуру и внешние влияющие факторы.

3. Численные методы оптимизации параметров полупроводниковых и пьезоэлектрических чувствительных элементов и измерительных модулей.

4. Комплекс программ моделирования чувствительных элементов датчиков давления и температуры, а также процессов формообразования внешних и внутренних конструктивных структур полупроводниковых чувствительных элементов, результаты математического моделирования пьезорезисторных, емкостных и пьезоэлектрических чувствительных элементов и измерительных модулей датчиков давления и температуры.

Личный вклад автора заключается в анализе проблемы моделирования ЧЭ и ИМ ДФВ, разработке методов совместимого преобразования давления и температуры, синтезе математических моделей сенсорных структур, разработке методик, алгоритмов и комплекса программ моделирования. Научному руководителю принадлежат разработка концепции моделирования с учетом внешних воздействующих на датчики факторов и участие в обобщении результатов исследования.

Соответствие паспорту специальности. Содержание диссертации соответствует паспорту специальности 05.13.18 — математическое моделирование,

численные методы и комплексы программ по следующим областям исследований: п. 1 - разработка новых математических методов моделирования объектов и явлений; п. 4 - реализация эффективных численных методов и алгоритмов в виде комплексов проблемно-ориентированных программ для проведения вычислительного эксперимента; п. 5 - комплексные исследования научных и технических проблем с применением современной технологии математического моделирования и вычислительного эксперимента.

Публикации и апробация результатов работы.

По материалам диссертации опубликована 21 работа, 3 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Основные положения диссертационного исследования докладывались на российских и международных научно-технических конференциях: научно-технической конференции в рамках Всероссийской научной школы «Методика, техника и аппаратура внутренних и внешних испытаний» (Пенза, 2011), международной научно-технической конференции «Современные информационные технологии» (Пенза, 2011, 2013), международной научно-технической конференции «Датчики и системы: технологии получения и обработки измерительной информации (Датчики и системы - 2012)» (Пенза, 2012), I международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в машиностроительном комплексе» (Пенза, 2012), VIII международной научно-практической интернет-конференции Пензенского филиала ФГБОУ ВПО «РГУИТП» (Пенза, 2013), международной научно-технической конференции «Информационно-вычислительные системы и математическое моделирование в решении задач строительства, техники, образования и управления» (Пенза, 2013), международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, 2013).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, включающего 157 наименований, приложения. Работа изложена на 166 страницах, содержит 89 рисунков и 6 таблиц.

1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК, КОНСТРУКЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЙ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДАТЧИКОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

1.1 Анализ сфер применения и технических характеристик датчиков, предназначенных для экстремальных условий эксплуатации

Экстремальные условия эксплуатации датчиков физических величин характерны для таких отраслей науки, техники и технологий, как информационные технические системы, ракетно-космическая техника (РКТ), атомная энергетика. Особенностями применения ДФВ в указанных отраслях являются высокие уровни помех, высокие и низкие температуры и проч., при которых общепромышленные датчики не могут надежно функционировать.

Проведенный анализ задач измерений динамических процессов в ракетно-космической и авиационной технике показал, что датчиковая аппаратура, применяемая для этих целей, подвергается наиболее сосредоточенному и комплексному воздействию дестабилизирующих факторов, таких как: перепады давлений, акустические воздействия, вибрационные и ударные нагрузки, термоудары, термоциклы, агрессивные среды [16; 62].

Непрерывное усложнение создаваемых аппаратов и объектов для длительных орбитальных полетов, высокая насыщенность их системами диагностики, управления и контроля требуют дальнейшего совершенствования и создания нового поколения ДФВ и сфер применения (рисунок 1.1) [156].

Другой современной тенденцией в системах управления и диагностики РКТ является разработка методов и средств расширения функциональных возможностей ДФВ. К ним относятся: введение автонастройки и переключения пределов измерения, самодиагностика, коррекция и линеаризация, многоканальность и проч. При этом следует отметить, что для общепромышленных датчиков, которые работают в неэкстремальных условиях, разработаны схемотехнические методы, которые могут обеспечить высокую точность измерения (0,2...0,5 %) и высокую надежность (более 0,99). В противоположность этому, для ДФВ, предназначен-

ных для РКТ, такие показатели очень трудно выполнить, что связано с критическими режимами функционирования датчиков. Приведем основные характеристики, связанные с режимами измерения и функционирования датчиков давлений, используемых в перспективных изделиях и системах РКТ - рисунок 1.2 [77, с. 9]:

- амплитудный диапазон преобразуемых статико-динамических давлений от 0,0 до 125,0 МПа;

- амплитудный диапазон преобразуемых абсолютных давлений от 0,0 до 100,0 МПа;

- частотный диапазон от 0,0 до 1000 Гц;

- погрешность преобразования в эксплуатационных условиях 1,0-1,5%

- температурный диапазон эксплуатации от минус 253 до 200°С;

- амплитудный диапазон вибраций до 1200g;

- ресурс до 40000 ч;

- масса не более 0,12 кг.

50 п

40

30

20 10 0

млрд, $ И 2005 г.

1 | ЙЙ ЕЗ 2012 г.

|

аяз ¡к» на 1 ■ ■Л'Л ш щ Ш йй ля йй № 1 ад ®а до ад Л;, ЙСЙ -

-1 1 № ИИ V/ 1ЙД ЙЙ & уу; гйй ай

Ж №

и а

Ч

м

а

н

05

г

а

6

и а № Н и В)

а

н

и

ш

о.

н

и □

И

ш Ч

и

а. н и ш Ч ш 14 Р< а X Я

а □

к

си

н □

О)

К

Г □

Рисунок 1.1- Развитие мирового рынка датчиков по областям применения

Термоустойчивость, °С

Энергопотребление, Вт

Диапазон измерения (ОтахЮтгп), %

К О VI

а

о «

ю I

43 Р

►е-

к я к

я о я

8 р

н

О) Й О) КС

К *

а к о а к

о

03 р

д к ыз

й

й дз к я о

00 р

00 Й Л

я к а

аз

о 13

Масса, г

Погрешность, %

Надежность

о с> о _о о о о о

1£101С10ФШ010

/ / ■—

/ /

1 !

а\

ю

Ресурс, ч

Виброустойчивость, д

М^ФООМбО! оооооооо оооооооо

Быстродействие, кГц

о в

и

Поэтапное создание датчиков нового поколения, безусловно, должно базироваться на традиционных и новых физических принципах измерений, критически важных технологиях приборостроения, новых конструкционных, функциональных и интеллектуальных материалах и электронной компонентной базе, особенно цифровой. К настоящему времени передовыми зарубежными фирмами созданы датчики с высокими отдельными характеристиками, соответствующими требованиям на дальнюю перспективу. Это датчики, которые выпускаются фирмами Rosemount, Vega, Vika, MKS, Yokogava, Omega, Endress & Hauser, Trabag, Метран, Мида и др.[96].

Но такие датчики, в большинстве своем, не могут выдержать экстремальных перегрузок, характерных для PKT. Кроме того, не исключено встраивание в зарубежные датчики, поставляемые в Россию, «закладок», которые при определенных условиях и по внешнему сигналу могут блокировать работу датчиков или искажать измерительную информацию, что не позволит отработать изделию РКТ в штатном режиме.

Отечественные общепромышленные датчики могут быть использованы при отработке изделий РКТ на стендах, стартах, т.е. в наземных условиях. Но их конструктивно-технологические и схемотехнические решения также могут быть использованы для летных испытаний изделий РКТ и авиационной техники.

Последние достижения микроэлектроники позволяют производить широкий спектр электронных компонентов, узлов и изделий для разработок и опытного производства в иных отраслях. К числу таких изделий относятся и ДФВ.

Рынок датчиковой аппаратуры в развитых странах на протяжении последних десятилетий имеет один из самых высоких показателей темпов роста в приборостроении: В среднем, производство микроэлектронных датчиков, в США, Японии и Германии возрастает за год в 1,5-2 раза. По оценкам экспертов, суммарный рынок датчиков общего применения в развитых странах увеличится с 1998 г. с 27,6 до 300,0 млрд. долл. к 2015 г.

Необходимость поддержания высокой надежности и безаварийности сложных технических систем вынуждает разработчиков увеличивать число контролируемых параметров и, как следствие, применять множество разнооб-

разных ДФВ. Например, на космических и авиационных аппаратах число датчиков составляет от 250 до 2000 в зависимости от типа объекта. Такое количество датчиков можно резко сократить, заменив их на многофункциональные (совмещенные), которые одновременно измеряют сразу несколько величин, например, давление и температуру, пульсации давления и вибрации [61;66]. Применение совмещенных ДФВ позволит обеспечить снижение затрат на измерения. В США направление по разработке совмещенных (многофункциональных) ДФВ финансируется исследовательскими организациями, связанными с министерством обороны США: DARPA, SENSIT и ARGUS.

Чаще всего концепция многофункциональности ДФВ может быть реализована в микроэлектронных датчиках (МЭД), изготавливаемых с применением микромеханических технологий [28; 97].

1.2 Использование датчиков в системах управления и контроля ракетно-космической и авиационной техники

Как было отмечено ранее, наиболее экстремальными условиями эксплуатации датчиков существуют при старте и орбитальном полете ракет-носителей (РН) и космических аппаратов [71; 16].

Проанализируем применение датчиков давления в узлах и системах РКТ, для чего приведем данные по местам установки датчиков давления и уровням измеряемых давлений и помех, действующих на них (таблица 1.1) [130; 88]. Датчики давления устанавливаются в различные узлы и агрегаты и ступени РН, где они контролируют режимы работы систем на различных этапах траектории, начиная от старта и заканчивая отделением комического аппарата. На рисунке 1.3 приведены перегрузки, прогнозируемые на штатной траектории полета РН тяжелого типа [55, с. 98]. Датчики в РКТ и авиации-используются в системах телеметрии, диагностики, контроля и управления различными агрегатами: системы заправки горючим окислителем, двигатели 1, 2 ступеней и разгонного блока и проч. (рисунки 1.4, 1.5).

Таблица 1.1- Места установки датчиков давления, уровни измеряемых акусти-

ческих давлений и действующих помех для различных изделий и систем РКТ

№ п.п Место установки и условия измерения АР, ДБ АР, Гц Воздействующие факторы

1. Грузовой отсек РН «Спейс-Шаттл», старт 153-165 30-2000

2. Грузовой отсек космического аппарата, полет 100-130 30-200

3. Агрегаты "Спейс -Шаттл" на этапе спуска: -внутренняя поверхность ускорителя -внешняя поверхность ускорителя -внешняя поверхность топливного бака 185 190 160-170 16-4000 16-4000 16-4000

4. Донный срез двигателя ракеты, старт 140-180 30-4000 до 1500 °С; до 100 ё

5. Аэродинамические модели РН, этап выведения 170-190 2000080000

6. Маломасштабные модели РКТ, испытания на газодинамических установках 140-194 0-60000 -60... 120 °С

7. Турбокомпрессор реактивного самолета 130-140 200-15000

8. Модели самолетов, продувки в трубах 125-184 0-15000

9. Испытания на акустическую устойчивость авиационной аппаратуры 100-170 50-10000 ± 60 °С; 20 ё

10. Разгонный блок РН внешнее акустическое давление 0-170 30-4000

11. Головной обтекатель внутреннее акустическое давление 0-150 30-4000

Рисунок 1.3- Траектория полета многоразовой ступени РН

Головной обтекатель 9 типов

Приборно-агрегатный отсек 56 типов

Бак кислорода 7 типов

Бак сжиженного природного газа 12 типов

Межступенчатый отсек 7 типов

Маршевый двигатель 67 типов

Баки кислорода 7 типов

Баки сжиженного природного газа 19 типов

Маршевые двигатели 62 типов

Типы датчиков:

Перегрузки линейной Расходов массового и объемного

Скорости линейной Скорости угловой

Высоты барометрической Линейных перемещений

Угловых перемещений Углов положения

Угловых скоростей Перегрузок

Углов отклонения Абсолютного давления

Разности давлений Избыточного давления

Перепадов давлений Статических давлений

Пульсаций давления Давлений газовой и жидкой сред

Сил Усилия на тяге

Хода штока тяги Частоты вращения ротора

Оборотов Моментов

Контроля теплоизоляции Ударных перегрузок

Механических напряжений Температур поверхности

Температуры жидкостей и газов Сигнализатор наличия пламени

Вибрации Ударного нагружения

Акустических шумов Пульсаций давления газовой и жидкой сред

Напряжения Тока

Частоты Уровня радиации

Уровней объемов Дистанционный указатель

Детонации Времени

Грозозащиты Светового потока

Концентрации Напряженности поля

Кислорода Водорода

Датчик вектора тяги Расстыковки

Внутреннее акустическое давление Наружное акустическое давление

Всего более 300 типов датчиков, количество ДПА: более 700 шт. для штатной

эксплуатации, более 900 шт. для стендовой и летной отработки

СТАРТОВЫЙ КОМПЛЕКС

Стендовая отработка РКТ 50 типов

Система термостатирования и наддува гелия 2 типа

Система заправки сжатым азотом том и воздухом 5 типов

Система заправки окислителем 9 типов

Система заправки горючим 7 типов

Система опоры и стыковки электро - и пневморазъемов 4 типа

Система дежурного наддува бака 3 типа

Рисунок 1.4 - Типы датчиков, используемых в системах и комплексах РКТ

Давление в кабине

Система жизнеобеспечения

П р отив о о блед енительные системы крыла

Гидравлическая систеш

Органы управления

Пневматическая систеш

Система регулирования давления

Давление в системе противоскольжения и тормозов

Давление в пневматике

Кислород для экипажа

Силовая Установка

Рисунок 1.5 - Использование датчиков давления в системах управления и контроля гражданских самолетов

Еще одним важнейшим объектом РКТ, который, по сути, определяет работоспособность РН на первой, важнейшей стадии старта, является двигатель первой ступени (рисунок 1.6), в котором датчики контролируют все процессы, происходящие в двигателе: давления в баках горючего и окислителя, давление и температуру в газогенераторе, обороты турбонасосного агрегата, расход горючего и окислителя и проч. [14, 15].

Рисунок 1.6 - Принципиальная схема двигателя РД-191: 1 - запальник;

2 - газогенератор; 3 - смеситель; 4 - пиростартер; 5 - испаритель;

6 - клапан горючего; 7 - камера сгорания; 8 - запальник; 9 - клапан окислителя;

10 - регулятор; 11 - дроссель; 12 - турбонасосный агрегат

Таким образом, показано, что датчики давления, используемые в специальных областях должны, в отличие от общепромышленных датчиков, должны обладать повышенной устойчивостью к внешним дестабилизирующим факторам (помехам), основными из которых являются вибрации, температура, электромагнитные поля, радиация и проч. Устойчивость к указанным факторам обеспечивается в процессе разработки новых или модернизации существующих ДФВ [30; 128]. Кроме того, так как датчик является метрологическим объектом, то большая часть

метрологических характеристик закладывается в его ЧЭ и ИМ, которые необходимо моделировать, чтобы учесть возможные слабые места и возникающие проблемы.

1.3 Моделирование явлений и эффектов, используемых при измерении физических величин

Процесс разработки датчиков, применительно к микроэлектронным датчикам упрощенно можно представить следующими этапами [64, с. 34]:

1 анализ требований технического задания;

2 выбор методов преобразования;

3 синтез структурных и функциональных схем МЭД, выделение систем, подсистем (композиция и декомпозиция);

4 организация процесса моделирования отдельных систем и подсистем

МЭД;

5 определение элементной базы и основных функциональных и конструкционных материалов МЭД;

6 выбор базовых конструктивно-технологических решений;

7 организация процесса моделирования при создании электронных моделей ЧЭ и ИМ;

8 организация процессов моделирования технологических процессов и операций изготовления ЧЭ и ИМ МЭД;

9 проведение испытаний и исследование ЧЭ и ИМ МЭД, определение адекватности и сходимости моделей по результатам испытаний разработка конструкции и технологии ЧЭ.

Из указанного перечня видно, что при разработке МЭД обязательными процедурами являются 2, 3 и 4 этапы, заключающиеся в проведении процесса моделирования устройств, деталей и технологий.

Следует отметить, что анализ поведения технической системы любой сложности в общем виде состоит в установлении и последующем исследовании зависимостей между сигналами, поданными на вход системы, и сигналами, полученными на ее выходе. При этом физические величины, характеризующие указанные

сигналы, могут быть самой различной природы и не быть идентичными для входного и выходного сигналов системы.

Для понимания и применения технологий моделирования применительно к ДФВ, приведем принятые в настоящее время в литературе основные термины и понятия [6, с.20].

Моделирование - процесс замены объекта, подлежащего исследованию (оригинала), другим объектом (моделью), исследование модели и распространение результатов этого исследования на оригинал.

Модель — в общем случае представляет собой отображением определенных характеристик объекта с целью его изучения. По принципам построения модели разделяются на аналитические и имитационные.

Аналитические модели позволяют получить явные функциональные зависимости для искомых величин или определить численные решения для конкретных начальных условий и количественные характеристики модели. Однако по мере усложнения объекта моделирования построение аналитической модели превращается в трудноразрешимую задачу.

Применительно к ДФВ приведенные общие формулировки могут быть уточнены [28, с. 19] следующим образом:

Математическая модель (ММ) представляет собой формальное описание основных закономерностей исследуемой системы (датчика) в виде уравнений, неравенств, процедур расчета, позволяющих судить о поведении системы в естественных для нее условиях, при этом ММ датчика, как цепи измерительных преобразователей, строится на основе физических эффектов и ориентирована на расчет коэффициента преобразования (чувствительности) датчика.

Структура ММ вюпочает в себя переменные, уравнения связи переменных, ограничения, критерии. В случае моделирования датчиков давления переменные представляют собой параметры физических эффектов, составляющих принцип действия датчика, параметры внешней среды, где будет использоваться датчик, а также другие параметры, которые необходимы для оценки датчика.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Соколов, Александр Владимирович, 2015 год

список

ДФВ - датчик физической величины ЧЭ — чувствительный элемент ИМ - измерительный модуль МЭД - микроэлектронный датчик РКТ - ракетно-космическая техника РН - ракета-носитель ММ - математическая модель ФЭЯ - физический эффект и явление ЭФХ - электрофизическая характеристика

ТКС - температурный коэффициент сопротивления ТС - термосопротивление ТР - терморезистор ПР - пьезорезистор ПЧЭ - полупроводниковый чувствительный элемент

ЕЧЭ — емкостной чувствительный

148

СОКРАЩЕНИЙ

элемент

ПИМ - полупроводниковый измерительный модуль СЭ - сенсорный элемент УЭ - упругий элемент ДС - дифференциальный сигнал СС - синфазный сигнал ИТМ - измерительный тензомост ИЭЭ - информационно-энергетическая эффективность ДБПД - датчик быстропеременного давления

АТ - анизотропное травление ФТ — фигура травления КГО - кристаллографическая ориентация

КНС - кремний на сапфире

149

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 2.052-2006 Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия.- М.: Стандартинформ, 2006. -7 с.

2. ГОСТ 8.009-84 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. -М.: Стандартинформ, 2006. -14 с.

3. ГОСТ 8.256-77 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормирование и определение динамических характеристик аналоговых средств измерений. Основные положения. М.: Стандартинформ, 1979. -6 с.

4. ГОСТ Р 8.673-2009 Государственная система обеспечения измерительные единства измерений. Датчики интеллектуальные и системы измерительные интеллектуальные. Основные термины и определения. .- М.: Стандартинформ, 2010. -9 с.

5. ГОСТ 16263-70. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Термины и определения.-М.: Стандартинформ, 1983.- 12 с.

6. ГОСТ Р 51086-97 Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения.. .-М.: Стандартинформ, 2005.- 41 с.

7. Агеев, O.A., Мамиконова, В.М., Петров, В.В. Микроэлектронные преобразователи неэлектрических величин / уч. пос. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. -153 с.

8. Алямовский, A.A., Собачкин, A.A., Одинцов, Е.В., Харитонович, А. И., Пономарев, Н.Б. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике / СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 800 с.

9. Анго, А., Математика для электро-и радиоинженеров / Пер. с фр. К.С.Шифрина-М.: Наука, 1964.

10. Аш, Ж. и др. Датчики измерительных систем: в 2-х книгах/ Пер. с франц. - М.: Мир, 1992. Кн. 1 - 480 е., Кн. 2 - 424 с.

П.Балашов, К.Е., Донис, Е.О. Совершенствование методов градуировки пьезоэлектрических датчиков быстропеременных давлений //Мир измерений.-2007. №8,- С 13-15.

12. Баранский, П.И., Клочков, В.П., Потыкевич, И.В. Полупроводниковая электроника. Киев: Наукова думка, 1975.- 704 с.

13. Басов, К. A. ANSYS: справочник пользователя / М.: ДМК Пресс, 2005.640 с.

14. Бауман, Э. Измерение сил электрическими методами / М.: Мир, 1978.

430 с.

15. Бессекерский, В.А., Попов, Е.П. Теория систем автоматического регулирования / М.: Наука, 1972.-767 с.

16. Богуш, М.В. Пьезоэлектрические датчики для экстремальных условий эксплуатации. - Ростов-на-Дону: Изд-во ООО «ЦВВР», 2006. - 115 с.

17. Бриллюэн, Л. Наука и теория информации пер. с англ. A.A. Харкевича М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1960 г., 392 с.

18. Бубенников, А.Н. Моделирование интегральных микротехнологий, приборов и схем - М.: Высшая школа, 1989.-106 с.

19. Ваганов, В.И. Интегральные преобразователи / В. И. Ваганов. - М.: Энергоатомиздат, 1983. — 136 с.

20. Васидзу, К. Вариационные методы в теории упругости и пластичности: Пер. с англ. - М.: Мир, 1987. - 542 с.

21.Викулин, Н.М., Стафеев, В.И. Физика полупроводниковых приборов. -М.: Радио и связь, 1990. - 264 с.

22. Волков, В.Л. Моделирование процессов и систем в приборостроении: Учебное пособие / Арзамас, АЛИ НГТУ, 2008-143 с.

23. Грановский, В.А., Сирая, Т.Н. Проблема адекватности моделей в измерениях // Sensors & Systems №10. 2007. с. 52-61.

24. Гридчин, В.А., Драгунов,В. П. Физика микросистем : учеб. пособие ; в 2 ч. Ч. 1 / Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - 416 с.

25. Гусаров, B.B. Тенденции в совершенствовании программ и методик испытаний датчиков давления / В.В. Гусаров // Мир измерений. - 2002. - № 7-8. - с. 23-27.

26. Гутников, B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах /М.: Энергоатомиздат, 1988.-304 с.

27. Дадаян, Ю.А. Методическое пособие к выполнению курсового проекта «Датчик давления» / М.: РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина.- 2008.- 30 с.

28. Датчики теплофизических и механических параметров. Справочник под ред. Багдатьева Е.Е., Гориша A.B., Малкова Я.В. В 2-х т. - М.: ИПРЖР, 1998. -123 с.

29. Джашитов, В. Э., Панкратов, В. М. Датчики, приборы и системы авиакосмического и морского приборостроения в условиях тепловых воздействий. — СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор". - 2005. - 404 с.

30. Джексон, Р.Г. Новейшие датчики. Справочник пер. с англ. / М.: Техносфера, 2007. -380 с.

31. Дружинский, И.А. Механические цепи / Л.: Машиностроение, 1977.- 240

с.

32. Дьюли У. Лазерная технология и анализ материалов / Пер. с англ.-М.: Мир, 1986.-С.326

33. Зевеке, Г.В., Ионкин, П.А., Нетушил, A.B., Страхов, C.B. Основы теории цепей / М.: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с.

34. Зеленцов, Ю.А., Зеленцов, В.Ю. Об эффективности пассивных схем термокомпенсации дрейфа начального разбаланса тензомостов // Датчики и системы,- 2007.- №2.- С. 10-13.

35. Золотов, Ю. Н., Тимошенков, С. П., Шелепин, Н. А. Применение комплексных методов проектирования в процессе разработки интегральных преобразователей механических величин // Нано- и микросистемная техника —2007.-№3,-С. 4-10.

36. Иноземцев, С.П., Рахманов, В.Ф., Трухачев, Б.С. Цепочечные схемы с полупроводниковыми тензорезисторами // Полупроводниковая тензометрия. Мат. IV конференции по полупроводниковой тензометрии.- Львов, 1971. - 321 с.

37. Иродов, И. Е. Механика. Основные законы / М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009.—312 с.

38. Карлащук, В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Лабораторный практикум на базе Elektronics Workench и MATLAB. Издание 5-е. - М.: САЛОН-Пресс, 2004. -800 с.

39. Каталог продукции НКТБ «Пьезоприбор». ЮФУ, г. Ростов на Дону.

40. Каторгин Б.И., Семенов В.И., Иванов В.К., Челькис Ф.Ю. Разработка и внедрение на мировой рынок мощного маршевого жидкостного ракетного двигателя РД180 // Наука и технологии в промышленности.- 2011г.- № 1.- С. 33-39.

41. Кейджян, Г.А. Основы обеспечения качества микроэлектронной аппаратуры / М.: Радио и связь, 1991. - 210 с.

42. Клаассен, К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике / М.: Постмаркет, 2000 — 109 с.

43. Клокова, Н.П. Тензорезисторы: Теория, методики расчета, разработки. / М.: Машиностроение, 1990. - 224 с.

44. Косых, A.B. Моделирование полупроводникового датчика температуры, используемого в интегральных системах температурной стабилизации частоты источников опорных колебаний [Текст] / A.B. Косых, С.А. Завьялов, К.В. Мура-сов. Ползуновский вестник.- № 3/1.- 2011, - С. 43-47.

45. Кремлевский, П.П. Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник / Изд. 5-е, пер. и доп. - СПб.: Машиностроение, 2002. - 409 с.

46. Кривоносое, А.И. Полупроводниковые датчики температуры / М.: Энергия, 1974. -184 с.

47. Кривоносов, А.И. Термодиоды и термотриоды / М.: Энергия, 1970.- 72 с.

48. Лапшин, И.О. Диагностика чувствительных элементов и измерительных модулей датчиков давлений и технологий их изготовления: автореф. дис. ... канд. технич. наук: 05.13.18/Лапшин Игорь Олегович.- Пенза- 2010. - 20 с.

49. Лебедев, Д.В. Критерии выбора физических принципов измерения давления // Мир измерений.- 2007.- №5, С. 32-34.

50. Левшина, Е.С., Новицкий, П.В. Электрические измерения физических величин. - Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 320 с.

51. Маделунг, Э. Математический аппарат физики. Справочное руководство. В двух частях в одной книге. Часть 1: Математика. Часть 2: Физика. Пер. с нем. Изд.2, I960.- 620 с.

52. Малов, В.В. Пьезорезонансные датчики / М.: Энергоатомиздат. 1989.304 с.

53. Мартынов, Д.Б., Стучебников, В.М. Температурная коррекция тензопре-образователей давления на основе КНС//Датчики и Системы.- №10.- 200.- С. 6-12.

54. Материалы микроэлектронной техники / под ред. В.М. Андреева. - М.: Радио и связь, 1989. - 350 с.

55. Медведев, A.A., Вахннченко, В.В. Летные испытания как завершающая стадия создания ракетно-космической техники // Наука и технологии в промышленности,- 2011.- №2,- С. 94 -106.

56. Митрофанов, О.В., Симонов, Б.И., Коледов, Л.А. Физические основы функционирования изделий микроэлектроники / М.: Высшая школа, 1987. - 256 с.

57. Михайлов, П.Г. Маринина, Л.А Методы измерения температуры в газочувствительных элементах // Датчики и системы. М, 2003 - № 5.- С. 8-9.

58. Михайлов, П.Г. Микромеханические устройства и приборы. Учебное пособие. / Пенза: Информационно-издательский центр ПГУ, 2007.- 174 с.

59. Михайлов, П.Г. Микроэлектронные датчики, особенности конструкций и характеристик / Приборы и Системы. Управление, Контроль, Диагностика.-2004.-№6.-С. 38-41.

60. Михайлов, П.Г. Микроэлектронные датчики: вопросы разработки // Микросистемная техника, 2003 - № 1. - С. 4-7

61. Михайлов, П.Г. Микроэлектронный датчик давления и температуры // Приборы и Системы. Управление, Контроль, Диагностика.- № 11.- 2003.- С. 29-31.

62. Михайлов, П.Г. Пьезодатчики быстропеременных, импульсных и акустических давлений // П.Г. Михайлов, В.И. Бутов, A.B. Гориш Радиотехника -1995, № ю.-С. 36-37.

63. Михайлов, П.Г. Синтез информационно-энергетических моделей датчиков // Приборы и Системы. Управление, Контроль, Диагностика. 2003 - № 3.- С. 37-40.

64. Михайлов, П.Г. Стабильность микроэлектронных датчиков и технологий (монография) / Пенза: ПГУ, 2003. - 231 с.

65. Михайлов, П.Г. Формообразующие процессы создания микромеханических устройств// Микросистемная техника. М, 2003-№ 7-С. 10-13.

66. Михайлов, П.Г., Харлан, A.A. Многофункциональные пьезоэлектрические датчики для ракетно-космической техники // Авиакосмическое приборо-строение.-2008.-№8 -С. 2-5.

67. Михайлов, П.Г. Экспериментальное исследование совмещенного датчика давления и температуры // Приборы и Системы. Управление, Контроль, Диагностика. 2003- № 12.- с. 27-29.

68. Михайлов, П.Г., Брюхачев, A.B. Технические средства предприятий сервиса. Методы получения информации в автоматизированных технологических системах. Учебное пособие / Пенза: Издательство Пензенской государственной технологической академии.- 2005.- 119 с.

69. Михайлов, П.Г., Козин, С.А., Афанасьев, К.И. Устройство для испытания полупроводниковых чувствительных элементов датчиков давления // Патент РФ № 1661600.

70. Михайлов, П.Г., Козин, С.А., Белозубов, Е.М. Интегральный преобразователь давления и температуры // Патент РФ №1437698.

71. Михайлов, П.Г., Лапшин, И.О. Датчики для ракетно-космической и авиационной техники // Авиакосмическое приборостроение-2010, № 3, С. 16-21.

72. Михайлов, П.Г., Мокров, Е.А. Микроэлектронные датчики: особенности конструкций и характеристик // Электронные компоненты. 2006-№ 5 -С. 12-15.

73. Михайлов, П.Г., Серебряков, М.В., Федосеев, H.H., Чернецов, М.А., Соколов, A.B. Общие вопросы разработки моделей компонентов датчиков физических величин//Труды VIII международной научно-практической интернет-конференции / Под ред. Г.К. Сафаралиева, А.Н. Андреева, В.А. Казакова - Пенза: Издательство Пензенского филиала ФГБОУ ВПО «РГУИТП», 2013-2014. С. 251255.

74. Михайлов, П.Г., Тимаков, С.В. Модернизация установки зондового контроля // Контроль. Диагностика.-2011.- № 4.- С. 52-55

75. Михайлов, П.Г., Федосеев, H.H., Чернецов, М.А., Соколов, A.B., Иванин, A.B., Сазонов, А.О. Синтез метрологических моделей многозвенных измерительных преобразователей Сборник трудов МНТК «Информационно-вычислительные системы и математическое моделирование в решении задач строительства, техники, образования и управления». Пенза, ПГУАС.- 2013.- С. 275-278.

76. Михайлов, П.Г., Щербаков, М.А., Сергеев, Д.А.Моделирование микроэлектронных датчиков // Сб. статей Международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах». Пенза, Издательство ПГУ.-2013.- с. 468-472.

77. Мокров Е. А. Датчики и преобразующая аппаратура НИИ физических измерений для авиационно-космической техники и других отраслей народного хозяйства // Электронные компоненты.- № 2.- 2003.- С. 9.

78. Мокров, Е.А. Обеспечение динамических свойств датчиков механических величин: Учебное пособие / Е.А. Мокров, А.И. Тихонов, В.А. Тихоненков, -Пенза: ИИЦ ПТУ, 2003. - 32 с.

79. Мокров, Е.А., Зеленцов, Ю.А. Измерительный мост //Пат. РФ 2156470 РФ, МКИ G 01 R 17/10. Опубл. 20.09.2000, Бюл. № 26.

80. Мокров, Е.А., Крысин, Ю.М., Трофимов, A.A., Шамраков, A.JI. Датчики механических величин. Учебное пособие / Изд-во ПТУ Пенза, 2008. - 164 с.

81. Мурашкина, Т.И., Волчихин, В.И. Амплитудные волоконно-оптические датчики автономных систем управления: Монография / Пенза: Изд-во Пенз. гос. Ун-та, 1999.-188 с.

82. Най, Дж. Физические свойства кристаллов и их описание при помощи тензоров и матриц. / Пер. с англ. М.: Мир, 1967. - 386 с.

83. Незаметдинова, Э.Р. Блочно-иерархическое моделирование физического принципа действия многофункциональных преобразователей: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.13.18 / Незаметдинова Эльвира Рафаэльевна.- Астрахань, 2007. - 19 с.

84. Новицкий, П.В. Основы информационной теории измерительных устройств. Л.: Энергия, 1968.-412с.

85. Новицкий, П.В. Оценка погрешностей результатов измерений [Текст] / П.В. Новицкий, И.А Зограф. - Л. : Энергоатомиздат, 1991. - 304с.

86. Норенков, И.П., Кузьмик, П.К. Информационная поддержка наукоемких изделий (CALS-технологии) / М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002 - 321 е..

87. Носов, Ю.Р., Петросян, К.О., Шилин, В.А. Математические модели элементов интегральной электроники - М.: Советское радио, 1986. - 304 с.

88. Обзор ЦАГИ по результатам открытой зарубежной печати «Экспериментальные исследования акустической прочности конструкций летательных аппаратов» № 679 // М.: ЦАГИ, 1987. - 67с.

89. Основы теории цепей: Учебное пособие для Вузов / Г.В. Зевеле, П.А. Ионкин - 5е изд., перераб.- М.: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с.

90. Остапенко, А.Г. Анализ и синтез линейных электронных цепей с помощью графов. М.: Радио и связь, 1985. - 280 с.

91. Пикус, Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов / М.: Наука 1965.-448 с.

92. Пилипенко, В.А. Физические измерения в микроэлектронике [Текст] / В.А. Пилипенко, В.Н. Пономарь, В.А. Горушко, A.A. Солонино - Мн.: БГУ, 2003.171 с.

93. Поликристаллические полупроводники. Физические свойства и применение / Под ред. Г. Харбеке - М.: Мир, 1989.

94. Полякова, A.A. Деформация полупроводников и полупроводниковых приборов /М.: Энергия, 1979. 168 с.

95. Проектирование датчиков для измерения механических величин / Под ред. Е.П. Осадчего. - М.: Машиностроение, 1979. - 480с.

96. Проспекты и каталоги фирм: «PCB Piesotronics, JNG», «Sunstrand Data Control», «DYTRAN», «Hans List», «Kistler Instrumente, AG», «Vibro-meter», «Miliard LTD», «Motorolla JNC», «AVL», «Kulite», «Erich Brösa».

97. Распопов, В .Я. Микромеханические приборы: учеб. Пособие / М.: Машиностроение, 2007. - 400 с.

98. Речицкий, В.И. Акустоэлектронные компоненты / М.: Радио и связь, 1987. - с.38-41.

99. Россадо, JI. Физическая электроника и микроэлектроника / М. Высшая школа, 1991 -351с.

100. Самарский, A.A., Михайлов А.П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. - 2-е изд. испр. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005,- 320 с.

101. Сергеев, В.В., Кузнецов, O.A., Захаров, Н.П. и др. Напряжения и деформации в элементах микросхем / М.: Радио и связь, 1988.- с.68-70.

102. Силвестр, П., Феррари, Р. Метод конечных элементов для инженеров

- электриков / М.: Мир, 1986. - с.274.

103. Советов, Б.Я., Яковлев, С.А. Моделирование систем / М.: Высш. шк., 2001-343 с.

104. Соколов, A.B., Михайлов, П.Г., Сергеев, Д.А. Высокотемпературные функциональные материалы для датчиков физических величин. Сб. тр. I Межд. научно-практической конф. «Инновационные технологии в машиностроительном комплексе». Пенза, Изд-во ПТУ. - 2012.- С. 289 -291.

105. Соколов, А. В., Михайлов, П.Г., Сергеев, Д. А. Измерение и контроль геометрических параметров и узлов датчиков физических величин // Труды МНТК Датчики и системы: технологии получения и обработки измерительной информации (Датчики и системы 2012). Пенза, Издательство ПТУ. -2012. - С. 122

- 128.

106. Соколов, А.В, Михайлов, П.Г., Сергеев, Д.А. Исследование методов расширения функциональных возможностей полупроводниковых и пьезоэлектри-

ческих датчиков давлений // Труды МНТК Датчики и системы: технологии получения и обработки измерительной информации (Датчики и системы 2012). Пенза Издательство ПТУ. 2012. С. 143 - 149.

107. Соколов, A.B. Михайлов, П.Г. Лапшин, В.И. Информационно-энергетические модели датчиков физических величин // Цифровые модели в проектировании и производстве РЭС: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. проф. Н. К. Юркова. - Пенза: Изд-во ПТУ, 2012. - Вып. 17. С. 269 - 274.

108. Соколов, A.B., Михайлов, П.Г. Моделирование чувствительных элементов датчиков механических напряжений в строительных конструкциях Региональная архитектура и строительство.- 2012.- № 3.- С. 110-117.

109. Соколов, A.B., Михайлов, П.Г. Синтез и анализ физико - математических моделей емкостных чувствительных элементов датчиков, используемых в системах мониторинга состояния строительных конструкций /Региональная архитектура и строительство.- 2012.- № 3.- С. 102 - 109.

110. Соколов, A.B., Михайлов, П.Г., Лапшин, В.И. Модели обратных преобразователей микроэлектронных датчиков Цифровые модели в проектировании и производстве РЭС: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. проф. Н. К. Юркова. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2012. - Вып. 17. С. 262-268.

111. Соколов, A.B., Михайлов, П.Г., Маланин, В.П., Сергеев, Д.А. Разработка датчиков физических величин с применением унифицированных чувствительных элементов и измерительных модулей Сб. статей Международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах. Пенза, Издательство ПГУ, 2013.- С. 231-235.

112. Соколов, A.B., Михайлов, П.Г., Мокров, Е.А., Сергеев, Д.А., Смирнов, И. Ю. Особенности испытаний многофункциональных датчиков физических величин для ракетно-космической техники // Сборник трудов НТК в рамках Всероссийской научной школы «Методика, техника и аппаратура внутренних и внешних испытаний» г. Пенза. Изд-во ПГУ, 201 I.e. 199-202.

113. Соколов, A.B., Михайлов, П.Г., Сергеев, Д.А. Вопросы применения чувствительных элементов и измерительных модулей в датчиках физических ве-

личин // Информационно-измерительная техника: Межвузовский сборник научных трудов, выпуск 37, Пенза: ИИЦ ПГУ, 2012

114. Соколов, A.B., Михайлов, П.Г., Сергеев, Д.А. Моделирование поликремневых пленочных структур высокотемпературных датчиков физических величин Современные информационные технологии: Труды МНТК. Выпуск Н.Пенза: ПГТА, 2011. - С. 209-214.

115. Соколов, A.B., Михайлов, П.Г., Сергеев, Д.А., Измерение и контроль геометрических параметров элементов и узлов датчиков измерительных преобразователей // Информационно-измерительная техника: Межвузовский сборник научных трудов, выпуск, Пенза: ИИЦ ПГУ, 2012.

116. Соколов, A.B., Михайлов, П.Г., Сергеев, Д.А., Чернецов, М.А. Метрологическое обеспечение процесса производства датчиков давления // Современные информационные технологии: Труды МНТК. Выпуск 14.- Пенза: ПГТА, 2011.-С. 204-209.

117. Соколов, A.B., Михайлов, П.Г., Серебряков, М.В., Федосеев, H.H., Чернецов М.А., Сергеев Д.А. Синтез и анализ электрофизических моделей полупроводниковых чувствительных элементов Сборник трудов МНТК «Информационно-вычислительные системы и математическое моделирование в решении задач строительства, техники, образования и управления». Пенза, ПГУ АС.-2013. - С. 138-143.

118. Соколов, A.B., Михайлов, П.Г., Серебряков, М.В., Федосеев, H.H., Чернецов, М.А. Математические модели размерных цепей датчиков давления // Труды VIII международной научно-практической интернет-конференции / Под ред. Г.К. Сафаралиева, А.Н. Андреева, В.А. Казакова - Пенза: Издательство Пензенского филиала ФГБОУ ВПО «РГУИТП», 2013-2014.- с. 246-251.

119. Соколов, A.B., Михайлов, П.Г., Федосеев, H.H., Сергеев, Д.В., Ива-нин, A.B., Сазонов, А.О. Информационно-энергетические модели датчиков физических величин. Синтез и оптимизация // Сборник трудов МНТК «Информационно-вычислительные системы и математическое моделирование в решении задач

строительства, техники, образования и управления». Пенза, ПГУ АС 10-14 декабря 2013.-с. 160-164.

120. Соколов, A.B., Чернецов, М.А. Чувствительные элементы и измерительные модули датчиков давления. Вопросы стандартизации и унификации // Известия Высших учебных заведений. Поволжский регион Технические науки, 2013 -№3.-С. 148-154.

121. Степаненко, И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем изд. 4-е, перераб. и доп. М.: «Энергия», 1977.- 672с.

122. Тарбеев, Ю.В., Кузин, А.Ю., Тайманов, P.E., Лукашев, А.П. Новый этап в развитии метрологического обеспечения датчиков // Измерительная техника. -2007,- №3.- С. 69-73.

123. Тихоненков, В.А., Тихонов, А.И. Теория, расчет и основы проектирования датчиков механических величин / Ульяновск: УлГТУ, 2000 - 452 с.

124. Тихонов, А.И. Упругие элементы датчиков механических величин:

Уч. пособие [Текст] / А.И. Тихонов, В.А. Тихоненков, Е.А. Мокров. - Ульяновск: Типография УлГТУ, 1998. - 120 с.

125. Тревис, Д. Lab VIEW для всех / пер. с англ.-М.: ДМК Пресс, 2004.

126. Физическая акустика. Под ред. У. Мэзона, т. 1, часть Б. Методы и приборы ультразвуковых исследований. - М.: Мир, 1967.

127. Финк, К., Рорбах, X. Измерение напряжений и деформаций / М.: 1961. -536 с.

128. Фрайден, Дж. Современные датчики : справочник : пер. с англ. / Дж. Фрайден. - М. : Техносфера , 2006. - 588 с.

129. Харкевич, A.A. Нелинейные и параметрические явления в радиотехнике. - М.: Гостехиздат, 1956. - 102 с.

130. Харлан, A.A. Контроль и диагностика акустических нагрузок в ракетно-космической и специальной технике //Труды международного симпозиума «Надежность и качество 2011». - Пенза: ИИЦ ПГУ, 2011. - с.432.

131. Хорна, О. Тензометрические мосты / М.: Государственное энергетическое издательство, 1962. — с. 142.

132. Черных, И.В. Решение полевых задач с помощью программы Elcut 4.2 / Методические указания по дисциплине «Методы расчета электрических и магнитных полей». Екатеринбург: Изд-во УГТУ - УПИ, 2005. - 24 с.

133. Чернышов, A.A. Основы надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем / М.: Радио и связь, 1988. - с.25-31.

134. Шапонич, Д., Жигич, А. Коррекция пьезорезисторного датчика давления с использованием микроконтроллера. // Приборы и техника эксперимента, №1,2001,-с. 54-60.

135. Шарапов, В.М., Мусиенко, М.П., Шарапова, Е.В. Пьезоэлектрические датчики / М.: Техносфера, 2006 - 628 с.

136. Шаскальская, М.П. Кристаллография. - М.: Высшая школа, 1976.

137. Шеннон, К. Работы по теории информации и кибернетики М.: Изд-во Иностранная литература, 1963 г., 832 с.

138. Шикульская, О. М. Метод моделирования чувствительных элементов датчиков на основе фрактального подхода: автореф. дис. ... д. техн. наук: 05.13.18/Шикульская Ольга Михайловна. - Астрахань - 2009.-26 с.

139. Шикульская, О. М. Модернизация концептуальной модели банка данных по физико-техническим эффектам на базе современных информационных технологий / О. М. Шикульская, Э.Р. Незаметдинова // Измерительная техника. -2007.-№ 1.С.7-9.

140. Шикульская, О.М. Расчет чувствительности энергоинформационных моделей цепей произвольной структуры / О.М. Шикульская, Э.Р. Незаметдинова // Авиакосмическое приборостроение. - 2006. - № 12. - С. 59-60.

141. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Elektronics Workench: В 2-х томах//Под общей редакцией Д.И. Панфилова. - М.:ДОДЭКА, 2000.

142. Эталонное и испытательное оборудование. Каталог. Пенза. ОАО НИИФИ 2004 г. - 93 с.

143. Fulkerson D.E. A Silicon Integrated Circuit Force Sensor. // IEEE Trans. Electron Devices. 1969. V. ED-16. № 10. P. 867-870.

144. Irvin I.C. Resistivity of Bulk Silicon and of Diffused Layers in Silicon 11 «Bell System Technical Journal», vol. 41, № 2. 1962.- pp. 387-410.

145. Lenk A. Elektromechanische Systeme Band 3: Systeme mit Hilfsenergie / VEB Verlag Technik Berlin, 1975 226 c.

146. MEMS.Mechanicel Sensors / Stephen Beeby/ Graham Ensell, Michael Kraft and Heil White. 15.- 2004.

147. Pfan W.G and Thurston R.N. Semiconductoring Stress Transducers Utilizing the Trensvers and Shear Piezoresistive Effects. - "Journal of Applied Physics", vol. 32, № 10, 1961, pp. 2008-2019.

148. Smith C. S. Piezoresistance Effect in Germanium and Silicon. - "Physical Review", vol. April 1954, pp. 42-49.

149. Stephen Beeby. MEMS Mechanical Sensors / Stephen Beeby, Graham En-sell, Michael Kraft, Neil White // Boston, London, 2004: Artech House, Inc. - p. 128.

150. Tufte O.N., Chapman P.W., Long D. Silicon Diffused Element Piezoresistive Diaphragms. // J. Appl. Phys. 1962. V. 33.- № 11.- P. 3322-3327.

151. Андреев, К.А. Анализ конструкций зарубежных прототипов датчиков давления [Электронный ресурс] // К.А. Андреев, С.А. Милешин, Ю.Н. Тиняков, В.Ю. Цыганов / Электронное научно-техническое издание Наука и образование, № 9, 2011. - Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/219081.html.

152. Борзов А. Б., Лихоеденко К. П., Цыганков В. Ю., Власов А. И., Тиняков Ю. Н., Андреев К. А., Цивинская Т. А. Термокомпенсация измерительного канала датчика давления на основе полупроводниковых интегральных преобразователей.- Режим доступа: // http://technomag.bmstu.ru/doc/482504.html (дата обращения 11.11.2012)

153. Бородовский В. Н. Отечественные ракеты. История и будущее.- Режим доступа: http://www.impb.ru/science.php?id=borod_r.

154. Каталог датчиков бельгийской компания. - Режим доступа: ВСМ Sensor Technologies (www.bcmsensor.com).

155. Каталог датчиков фирмы «Эндевко». - Режим доступа: www // Endevco. com

156. Микроэлектроника и прецизионные датчики. Обзор фирмы «Honeywell».-Режим доступа: http://www.favorit.ru/files/catalog/Honeywell/ Honeywellmicroelectronicsoverview.pdf.

157. Никонов К. П., Орлов В.П. Использование системы компьютерного моделирования Matlab при проектировании датчика давления // Электронный журнал «Труды МАИ». Выпуск № 61. - Режим доступа: www.mai.ru/science/trudy/.