Статья 13215

Название статьи

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕМПЕРАТУР НА МЭМС-СТРУКТУРЫ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫХ ДАТЧИКОВ

Авторы

Бормотов Алексей Николаевич, доктор технических наук, профессор, кафедра автоматизации и управления, Пензенский государственный технологический университет (Россия, г. Пенза, пр. Байдукова, 1а/11), aleks21618@yandex.ru
Косоротов Геннадий Николаевич, кандидат технических наук, доцент, кафедра автоматизации и управления, Пензенский государственный технологический университет (Россия, г. Пенза, пр. Байдукова, 1а/11), aleks21618@yandex.ru
Белозубов Евгений Михайлович, доктор технических наук, начальник отдела, Научно-исследовательский институт физических измерений (Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 10), aleks21618@yandex.ru

Индекс УДК

681.5.62-6:51-74

Аннотация

Актуальность и цели. Объектом исследования являются тонкопленочные тензорезисторные датчики давления (ТТДД) и их чувствительные элементы, которые выполнены в виде МЭМС-структур. Предметом исследования явля-ются влияние нестационарных температур и термодеформаций на температур-ные поля, деформации и электрические параметры тензодатчиков. Цель работы – на основе математического моделирования температурных полей, дефор-маций и электрических параметров тензодатчиков разработать методы и сред-ства минимизации влияния нестационарных полей температур и термодефор-маций с одновременным измерением температур тензорезисторов.
Материалы и методы. Исследования проводились с применением принципов и методов системного анализа, теории математического моделирования и математической статистики в условиях действия нестационарных полей темпе-ратур и термодеформаций с одновременным измерением собственных температур тензорезисторов.
Результаты. Разработаны методы и средства минимизации погрешностей измерения давления в условиях действия нестационарных температур и термо-деформаций. Получены математические модели неинформативного преобразо-вания термоЭДС в выходной сигнал тонкопленочных МЭМС-структур ТТДД с идентичными тензоэлементами, при необходимости из которых могут быть получены решения для любых ТТДД с мостовой схемой.
Выводы. Преимуществом предложенных решений является уменьшение влияния нестационарной температуры за счет возможности раздельного учета температуры каждого из тензорезисторов. Кроме того, преимуществом рас-сматриваемого решения является то, что индивидуальный учет температуры каждого тензорезистора позволяет учесть индивидуальные температурные характеристики каждого, тем самым снизив погрешности измерения в условиях действия нестационарных полей температур и термодеформаций.

Ключевые слова

моделирование, тензорезистор, терморезистор, термодеформации, нестационарные температуры, нестационарные поля температур.

 

 Скачать статью в формате PDF

Список литературы

1. Пат. 2031355 Российская Федерация. 6G01B 7/16. Способ термокомпенсации тен-зомоста / Белозубов Е. М. – Опубл. 20.03.95, Бюл. № 8.
2. Абрамов, С. В. Синтез моделей вихретоковых датчиков и их измерительных цепей / С. В. Абрамов, В. П. Маланин, Г. Н. Косоротов // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. – Пенза : ПГТА, 2013. – № 10 (14). – С. 203–209.
3. Пат. 2028584 Российская Федерация. 6G01L 9/04. Тонкопленочный датчик давле-ния и способ его настройки / Белозубов Е. М., Михайлов П. Г. – Опубл. 09.02.95, Бюл. № 4.
4. Бормотов, А. Н. Теоретические основы компьютерного моделирования струк-турообразования дисперсных систем / Бормотов А. Н., Прошин И. А., Васильков А. В. // Вестник Тамбовского государственного технического университета. – 2011. – Т. 17, № 2. – С. 542–551.
5. Пат. 1569613 Российская Федерация. 6G01L 9/04. Датчик давления / Белозубов Е. М. – Опубл. 07.06.90, Бюл. № 21.
6. Бормотов, А. Н. Имитационное моделирование деструкции и метод прогнози-рования стойкости композиционных материалов / А. Н. Бормотов, И. А. Прошин, Е. В. Королев // Вестник Ижевского государственного технического университета. – 2010. – № 4. – С. 113–118.
7. Бормотов, А. Н. Методологические принципы математического моделирова-ния и синтеза композиционных материалов из отходов нефтепереработки / А. Н. Бормотов, М. В. Кузнецова, Е. А. Колобова // Вестник Брянского государст-венного технического университета. – 2013. – № 2 (38). – С. 85–94.
8. Маланин, В. П. Математическое и физическое моделирование при построении измерительных цепей параметрических датчиков с использованием активных комплексных величин / В. П. Маланин, Г. Н. Косоротов // XXI век: итоги прошло-го и проблемы настоящего плюс. – 2012. – № 5. – С. 156–161.
9. Бормотов, А. Н. Система управления качеством при математическом модели-ровании и многокритериальном синтезе наномодифицированных композитов спе-циального назначения / А. Н. Бормотов, И. А. Прошин, М. В. Кузнецова // Труды Института системного анализа Российской академии наук. – 2014. – Т. 64, № 2. – С. 110–118.
10. Бормотов, А. Н. Теоретические основы математического моделирования ком-позитов из отходов нефтепереработки / А. Н. Бормотов, М. В. Кузнецова, Е. А. Колобова // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. – 2013. – Т. 1, № 9 (13). – С. 173–182.

 

Дата создания: 31.07.2015 14:38
Дата обновления: 02.10.2015 12:13