Разработка микросистемного акселерометра
Диссертация
I — длина одного виткаН- напряженность поляам — температурный коэффициент изменений магнитной индукции слояДТдиапазон изменения температурыссо, аш — температурные коэффициенты магнитной индукции слоеваг, ав — соответственно температурные коэффициенты сопротивления возвращающей обмотки и магнитной индукции зазора- 1Х, /г — расстояние от осей симметрии ЧЭ х, z до точки, А lex, Icz — расстояние… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МИКРОСИСТЕМНЫХ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ
- 1. 1. Обзор и анализ микросистемных чувствительных элементов датчиков ускорений
- 1. 2. Особенности построения интегральных маятниковых подвесов из кремния
- 1. 3. Особенности газодинамического демпфирования микромеханических маятников акселерометров
- 1. 4. Особенности построения математических моделей маятнико- 35 вых чувствительных элементов
- Выводы
- Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МИКРОСИСТЕМНОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА
- 2. 1. Оценка числа степеней свободы маятника микросистемного акселерометра
- 2. 2. Исследование характеристик чувствительного элемента микросистемного акселерометра
- 2. 3. Математическое описание чувствительного элемента как динамической системы
- 2. 4. Разработка электрической схемы микросистемного акселерометра
- 2. 5. Разработка структурной схемы и полной передаточной функция микросистемного акселерометра
- Выводы
- Глава 3. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ МИКРОСИСТЕМНОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА И ВЫБОР ПУТЕЙ ДЛЯ ИХ СНИЖЕНИЯ
- 3. 1. Расчет погрешности статической характеристики интегрального маятника
- 3. 2. Выбор оптимального соотношения между размерами отдельных элементов акселерометра и их температурными коэффициентами
- 3. 3. Определение добротности интегральных чувствительных элементов
- 3. 4. Соотношение жесткостей «электрической пружины» и механического подвеса
- 3. 5. Разработка противоударного демпфера для микросистемных акселерометров
- 3. 6. Расчет погрешности микросистемного акселерометра от поперечных составляющих ускорений
- 3. 7. Оценка величины пульсаций в выходном сигнале акселерометра
- 3. 8. Оценка продольной устойчивости упругих подвесов интегральных маятников акселерометров
- 3. 9. Оптимизация газодинамического демпфирования подвижного узла. 95 *
- Выводы
- Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОСИСТЕМНЫХ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ
- 4. 1. Описание объекта экспериментальных исследований
- 4. 2. Описание испытательных установок для экспериментальных исследований микросистемных акселерометров
- 4. 3. Методика определения погрешностей статической характеристики интегрального акселерометра по экспериментальным данным
- 4. 4. Экспериментальные исследования жесткости упругих подвесов
- 4. 5. Температурные испытания микросистемных акселерометров
- 4. 6. Экспериментальные исследования динамических характеристик микросистемных акселерометров
- Выводы
Список литературы
- Фрайден, Дж. Современные датчики / Дж. Фрайден. -М.: Техносфера, 2005. 590 с.
- Petersen, Kurt Е. Silicon as a Mechanical Material/ Kurt E. Petersen. IEEE. 1982. VI.70. № 5. P. 420−457.
- Allan, R. New applications open up for silicon sensors: a special report / R. Allan. Electronics. 1980. V. 53. № 24. P. l 13−122.
- A.c. 1 306 326 (СССР). Компенсационный акселерометр / В .Д. Вавилов, В.И. Поздяев- Опубл. 22.12.1986. Бюл. № 3.
- А.с. 1 774 710 (СССР). Устройство для измерения перемещений / В. Д. Вавилов и др.- Опубл. 08.07.1992. Бюл. № 2.
- Askc, V.H. An Integrated Silicon Accelerometer/ V.H. Askc. Scientific Hon-eyweller. 1987. V. l.P. 53−58.
- A.c. 1 013 855 (СССР). Устройство для измерения угловой скорости / В. Д Вавилов, В. И Поздяев- Опубл. 23.04.1983. Бюл. № 15.
- В-290 «TRIAD». Three Axis Accelerometer. Рекламный лист фирмы LITEF GmbH (ФРГ), 1996.
- Вавилов, В.Д. Конструирование интегральных датчиков: учеб. пособие/ В. Д. Вавилов, В. И. Поздяев. -М.: Изд-во МАИ, 1993. -68 с.
- Нашиф, А. Демпфирование колебаний/ А Нашиф, Д. Джоунс, Д. Хен-дерсон. -М.: Мир, 1988. -448 с.
- Поздяев, В.И. Исследование интегральных акселерометров / В. И. Поздяев. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербург. 1994.
- Вавилов, И.В. Современное состояние разработок интегральных датчиков / И. В. Вавилов, В. И Поздяев, А. Н. Долгов // межвуз. сб. науч. ст. «Прогрессивные технологии в машино и приборостроении», Н. Новгород, 2002, С. 364 374
- Левшина, Е.С. Электрические измерения физических величин: учеб. пособие для вузов/ Е. С. Левшина, П. В. Новицкий -Л.: Энергоатомиздат, 1983. -320 с.
- Аш, Ж. Датчики измерительных систем/ Ж. Аш/ -М.: Мир, 1992. Кн. 1. 480 с. Кн. 2. 420 с.
- Разработка унифицированного ряда низкочастотных полупроводниковых линейных акселерометров/ А. Н. Любезнов, А. В. Куличков, Д. В. Игошин, Л. И. Кот //Датчики на основе технологии микроэлектроники: Материалы конференции. -М.: МДНТП, 1986. С. 32−35.
- Ленк, А. Электромеханические системы/А. Ленк. -М.: Мир, 1978. -284 с.
- Линейные сервоакселерометры Q-Flex: QA-1000, QA-1100. Перевод № 732. Источник: проспект фирмы Sundstrand Data Control. Переводчик Подколзина Т. В. Под ред. Перожка Я. Л. Арзамас: ОНТИ ОКБ «ТЕМП», 1981.
- Метальников, В.В. Низкочастотные линейные компенсационные акселерометры/В.В. Метальников//ПСУ. 1990. № 10. С. 21−23.
- Мерриэм, К. Теория оптимизации и расчет систем управления с обратной связью/ К. Мерриэм.-М.: Мир, 1967. -550 с.
- Doscher, J. Accelerometer Design and Applications/ J. Doscher. Analog Devices. 1998.
- Вавилов, И.В. Разработка и исследования микросистемных акселерометров / И. В. Вавилов, С. Ф. Былинкин // Микросистемная техника, № 6, 2003.
- Вавилов, И.В. Математическая модель маятника интегрального акселерометра / И. В. Вавилов // межвуз. сб. науч. ст. «Прогрессивные технологии в машино и приборостроении». -Н. Новгород, 2004, С. 244−250
- Вавилов, И.В. О закреплении чувствительных элементов вибродатчиков / И. В. Вавилов, В. И. Поздяев, С. Ф. Былинкин // межвуз. сб. науч. ст. «Прогрессивные технологии в машино и приборостроении», Н. Новгород, 2002, С. 379−383
- Вавилов, И.В. Оценка температурной погрешности нулевого сигнала интегрального акселерометра / И. В. Вавилов, В. И. Поздяев //межвуз. сб. науч. ст. «Прогрессивные технологии в машино и приборостроении», Н. Новгород, 2002, С. 386−390
- Вавилов, И.В. Оценка числа степеней свободы маятника интегрального акселерометра / И. В. Вавилов // межвуз. сб. науч. ст. «Прогрессивные технологии в машино и приборостроении», Н. Новгород, 2003, С. 307−309.
- Вавилов, И.В. Оценка соотношения жесткостей «электрической пружины» и механического подвеса в интегральных акселерометрах / И. В. Вавилов // межвуз. сб. науч. ст. «Прогрессивные технологии в машино и приборостроении», Н. Новгород, 2003, С. 310−315.
- Вавилов, И.В. Продольная устойчивость упругих подвесов интегральных маятниковых акселерометров / И. В. Вавилов, В. И. Поздяев // межвуз. сб. науч. ст. «Прогрессивные технологии в машино и приборостроении», Н. Новгород, 2003, С. 315−318.
- Патент РФ № 2 231 794. Чувствительный элемент интегрального акселерометра / И. В. Вавилов, С.Ф. Былинкин- Опубл. 27. 06. 2004. Бюл. № 18.
- Патент РФ № 2 231 795. Интегральный акселерометр / И. В. Вавилов, С. Ф Былинкин- Опубл. 27. 06. 2004. Бюл. № 18.
- Акселерометр ATI 104. Технические условия. ИФДЖ. 402 139. 008 ТУ, 1996.
- Акселерометр капиллярный АК5−15. Технические условия. 6Ш2. 781. 077 ТУ, 1984.
- Мокров, Е.А. Особенности динамической градуировки в компенсационных акселерометрах на двойных центрифугах / Е. А. Мокров, А. А. Папко //ПСУ. 1990. № 10. С. 29−30.
- Мокров, Е.А., Папко А. А. Акселерометры НИИ физических измерений элементы микросистемотехники / Е. А. Мокров, А. А. Папко //МСТ. 2002. № 1. С. 3−9.
- Былинкин, С. Ф. Интегральный акселерометр компенсационного типа. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / С. Ф. Былинкин. Тула. 2002.
- Датчик акселерометра ДА-11. Технические условия. 6Д2. 329. 023 ТУ, 1977.
- Зотов, С.А. Динамика и расчет акселерометра с монокристаллическим маятником. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / С.А. Зотов/ Тула. 2002.
- Косогоров, В.М. Технология диффузионной сварки полупроводников вых чувствительных элементов в электрическом поле / В. М. Косогоров // ПСУ. 1991. № 4. С. 41 -42.
- Канищева, Г. А. Получение выпуклых и вогнутых поверхностей посредством анизотропного травления кремния ориентации (100) / Г. А. Канищева // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. 1978. Вып. 5. С. 77−82.
- Карантиров, Н.Ф. Качество микрорельефа при анизотропном травлении кремниевых пластин ориентации (100) / Н. Ф. Карантиров //Электронная техника. Сер. 6. Вып. 10. 1979. С. 68−74.
- Козин, С.А. Размерное травление кремния при изготовлении интегральных чувствительных элементов преобразователей механических величин / С.А. Козин//ПСУ. 1990. № 10. С. 42−43.
- Обухов, В.И. Технология интегральных измерительных преобразователей / В. И. Обухов. НГТУ. Н. Новгород, 1994. -150 с.
- Осипович, JI.A. Датчики физических величин / JI.A. Осипович. -М.: Машиностроение, 1979. -159 с.
- Проектирование датчиков для измерения механических величин /Под ред. Е. П. Осадчего. -М: Машиностроение, 1979. -480 с.
- А.с. 1 107 063 (СССР). Акселерометр / В. Д. Вавилов, В. И. Поздяев, А. Н. Ванюгин.- Опубл. 07.08.1984. Бюл. № 29.
- А.с. 1 217 094 (СССР). Компенсационный маятниковый акселерометр / JI.B. Беликов, В. Д. Вавилов, В.И. Поздяев- Опубл. 08.11.1985. Бюл. № 12.
- Вавилов, И.В. Определение математических моделей интегральных датчиков по экспериментальным данным / И. В. Вавилов, В. И. Поздяев // Сборник статей «Методы и средства измерений физических величин», Н. Новгород, 1997, С. 71−72.
- Браславский, Д.А. Точность измерительных устройств/ Д.А. Браслав-ский, В. В. Петров // М.: Машиностроение, 1976. -312 с.
- Вавилов, В.Д. Об аэродинамическом демпфировании чувствительных элементов интегральных акселерометров / В. Д. Вавилов, В. И. Поздяев, В. Н. Шеянов // Труды НИТИ. 1986. Вып. 2(30). С. 89−93.
- Бердников, А.Е. Предокислительная обработка кремниевых пластин / А. Е. Бердников // ПСУ. 1989. № 8. С. 39.
- Вавилов, В.Д. Математические модели интегральных датчиков информации / В. Д. Вавилов, В. И Поздяев // Тез. докл. «Методы и средства измерений физических величин». -Н. Новгород, 1996. С. 33.
- Ваганов, В.И. Интегральные тензопреобразователи / В. И. Ваганов. -М.: Энергоатомиздат, 1983. -136 с.
- Волков, Н.В. Проектирование измерительных устройств и оптимизация их характеристик: учеб. пособие / Н. В. Волков, О. Г. Гущин, В. И. Поздяев. НГТУ. Н. Новгород, 1996. -80 с.
- Вавилов, В.Д. Применение микропроцессоров в информационных системах: учеб. пособие / В. Д. Вавилов. -М.: Изд-во МАИ, 1988. -46 с.
- Вавилов, В.Д. Оптимизация характеристик интегральных датчиков / В. Д. Вавилов // Известия вузов. Приборостроение. 1997. № 5. С. 53−56.
- Вавилов, В.Д. Интегральные датчики / В. Д. Вавилов. Изд-во НГТУ, 2003, 504 с.
- Возьмилова, J1.H. Травление сквозных отверстий в пластинах кремния / J1.H. Возьмилова, М. М. Бердиченко // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. 1980. Вып. 2. С. 102−107.
- Вишнева, Т.И. Применение анизотропного травления полупроводников в технологии микроэлектроники / Т. И. Вишнева // Сборник научных трудов по проблемам микроэлектроники. МИЭТ. М. 1976. Вып. 24. С. 169−174.
- Гордиенко, М.М. Термокомпрессионная оснастка для диффузионной сварки чувствительных элементов / Гордиенко М. М. // ПСУ. 1991. № 4. С. 4243.
- Гутников, B.C. Измерительная система для емкостных датчиков / B. G Гутников // ПСУ. 1991. № 5. С. 24−26.
- Гутников, B.C. Частотно-временные преобразователи в схемах измерения физических величин / B.C. Гутников // ПСУ. 1989. № 9. С. 15−17.
- Гутников, B.C. Тенденции развития электронных измерительных преобразователей для датчиков / Гутников B.C. / /ПСУ. 1990. № 10. С. 32−35.
- Коновалов, С.Ф. Теория виброустойчивости акселерометров / С. Ф. Коновалов. -М.: Машиностроение, 1991. -270 с.
- Мусин, Р.А. Соединение металлов с керамическими материалами / Р. А. Мусин, Г. В. Конюшков. -М.: Машиностроение, 1991. -224 с.
- Вавилов, И.В. Разработка микросистемного акселерометра с преобразователем перемещений на полевом эффекте / Вавилов И. В // межвуз. сб. науч. ст. «Прогрессивные технологии в машино и приборостроении». -Н. Новгород: НГТУ, 2004, С. 250−255.
- Вавилов, И.В. Моделирование характеристик микросистемного акселерометра. / Вавилов И. В // межвуз. сб. науч. ст."Прогрессивные технологии в машино и приборостроении". -Н. Новгород: НГТУ, 2004, С. 256−263.
- Михайлов, П.Г. Неразъемные соединения в микромеханических системах / П. Г. Михайлов //МСТ. 2003. № 2. С. 5−10.
- Разработка интегральных кремниевых микродатчиков за рубежом. Обзор по материалам зарубежной печати. Составители: А. А. Андреев, Н. Г. Патрушева. ГОНТИ, 1991.
- Скалон, А.И. Принципы построения цифровых компенсационных акселерометров / А. И. Скалон // Измерения, контроль, автоматизация. 1984. № 1. С. 43−51.
- Стоффель, И.М. Технологии производства датчиков XXI века / И. М. Стоффель // ПСУ. 1991. № 1. С. 23−24.
- Солимар, JL Лекции по электрическим свойствам материалов / Л. Со-лимар, Д. Уолш. -М.: Мир, 1991. -502 с.
- Спектор, С.А. Электрические измерения физических величин / С. А. Спектор. -Л.: Энергоатомиздат, 1987. -320 с.
- Стучебников, В.М. Полупроводниковые интегральные тензорезис-торные преобразователи механических величин / В. М. Стучебников // Измерения, контроль, автоматизация. 1983. № 1. С. 30−42.
- Состояние разработок и применение акселерометров для ИНС за рубежом. Техническая справка. Составители: В. Н. Шеянов, Н. Г. Патрушева. Под ред. М. А. Мирошникова. ГОНТИ, 1990.
- Талерчик, Б.А. Интегральные полупроводниковые датчики / Б.А. Та-лерчик, А. О. Олеск // ПСУ. 1986. № 6. С. 12−13.
- Тимошенков, С.П. Технология формирования структур «кремний на изоляторе». Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / С. П. Тимошенков. Москва. 2004.
- Распопов, В.Я. Математическое моделирование акселерометра прямого измерения с монокристаллическим маятником / В. Я. Распопов // Датчики и системы. 2000, № 3, с. 22−26.
- Распопов, В.Я. Микромеханические приборы / В. Я. Распопов Тула. 2004. -474 с.
- Wilner, L.B. A high performance, variable capacitance accelerometer / L.B. Wilner. // IEEE Trans. Instrum. And Meas.", 1988, 37, № 4, 569−571.
- Патент РФ № 2 272 297. Устройство для измерения микроперемещений / В. Д. Вавилов, И. В. Вавилов, А.Н. Долгов- Опубл. 27.03.2006, Бюл. № 9,
- Патент № 2 272 298. Емкостный преобразователь перемещений / В. Д. Вавилов, И. В. Вавилов, А.Н. Долгов- Опубл. 20.03.2006., Бюл. № 8,