Використання технологій стабілізації електрофізичних характеристик сенсорних конструкцій при розробці та виробництві вимірювальних перетворювачів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.274686Ключові слова:
фізична модель, метод стабілізації, термічна підготовка, поліплівкова компенсація, ударні цикли, тимчасова стійкістьАнотація
Об’єктом дослідження є конструкція, технологія виготовлення та методи стабілізації електрофізичних характеристик вимірювальних перетворювачів. Завданням, що вирішується в дослідженнях, є створення методів і конструкторсько-технологічних рішень для забезпечення стійкості, що використовуються при розробці та виготовленні вимірювальних перетворювачів. В результаті проведених досліджень розроблено конструкції та технології виготовлення та стабілізації електрофізичних характеристик вимірювальних перетворювачів. Особливості розроблених конструкцій вимірювальних перетворювачів підвищено в порівнянні з відомими стабільністю в часі з основною похибкою не більше 0,1 %/рік. Технології стабілізації параметрів вимірювальних перетворювачів, на відміну від відомих, відрізняються своєю універсальністю, оскільки більшість пружних елементів, що сприймають механічні величини, це мембрани та балки, на які легко наносяться термокомпенсуючі плівки. Стабілізація параметрів всього вимірювального перетворювача, на відміну від відомих, здійснюється після зняття внутрішніх механічних напружень кожного елемента і частини вимірювального перетворювача шляхом комплексного використання струмових і вібродинамічних навантажень. Таким чином, використання комплексної компенсації обумовлено застосуванням нового методу компенсації внутрішніх механічних напружень у конструкції, заснованого на застосуванні багатошарових плівкових композицій, сформованих на чутливих елементах, з наступною термо- та вібраційною стабілізацією вимірювальних перетворювачів. Крім того, зниження похибки вимірювання та підвищення часової та параметричної стабільності вимірювальних перетворювачів досягається за рахунок використання спеціалізованих режимів термообробки, тренування резонансної вібрації та струмових навантажень. При розробці конструкцій і методів стабілізації використовувалися раніше розроблені інженерні математичні моделі, у тому числі конструктивні, інформаційні, розмірні, технологічні та схемотехнічні. У той же час, в залежності від прийнятого дизайну і використовуваної технології, інженерні моделі були модифіковані шляхом включення відомих коефіцієнтів і залежностей. Такий метод значно здешевив і трудомісткість розробки
Посилання
- Samakalev, S. S. (2021). Elastic sensing elements with improved metrological characteristics. Innovations and investments, 10, 86–89. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/uprugie-chuvstvitelnye-elementy-s-uluchshennymi-metrologicheskimi-harakteristikami
- Kalinkina, M. E., Kozlov, A. S., Labkovskaya, R. Ya., Pirozhnikova, O. I., Tkalich, V. L. (2019). Calculation of angular rigidity of elastic element for micromechanical accelerometer. Izvestiâ Vysših Učebnyh Zavedenij. Priborostroenie, 62 (6), 534–541. doi: https://doi.org/10.17586/0021-3454-2019-62-6-534-541
- Mechanical Behavior of Materials (2009). Cambridge University Press. Available at: https://ceimusb.files.wordpress.com/2015/04/mechanicalbehaviormeyers.pdf
- Mishra, S. R., Hassani Fard, S., Sheikh, T., Behdinan, K. (2022). Electromechanical Performance of Biocompatible Piezoelectric Thin-Films. Actuators, 11 (6), 171. doi: https://doi.org/10.3390/act11060171
- Bezzubceva, M. M., Volkov, V. S. (2015). Analytical review of the package of application programs for modeling of energy processes of consumer energy systems agroindustrial complex. International Journal of Applied and Fundamental Research, 6-2, 191–195. Available at: https://s.applied-research.ru/pdf/2015/6-2/6869.pdf
- Tulaev, A. T., Styazhkina, A.V., Kozlov, A. S., Belyaev, Ya. V. (2021). Micromechanical sensors design method based on system-level modeling. JCSTCS, 14 (2), 79–92. Available at: https://infocom.spbstu.ru/userfiles/files/articles/2021/2/79-92.pdf
- Schulz, P., Khimchenko, I. (2018). Trends in modeling and simulation of sensors. International Research Conference. Dortmund. Available at: https://www.researchgate.net/publication/328175605_TRENDS_IN_MODELING_AND_SIMULATION_OF_SENSORS
- Mikhaylov, P. G., Kassimov, A. O. (2017). Microelectronic Sensors for the Aircraft and Space-Rated Equipment. International Journal of Advanced Biotechnology and Research (IJBR), 8 (4), 152–157.
- Abdali, L. M., Issa, H. A., Ali, Q. A., Kuvshinov, V. V., Bekirov, E. A. (2021). Analysis and simulation off-grid PV panels by using matlab / simulink environment. Construction and Industrial Safety, 21 (73), 97–105. doi: https://doi.org/10.37279/2413-1873-2021-21-97-105
- Mikhajlov, P. G., Slesarev, Yu. N., Chulkov, V. A. (2016). Mathematical Modeling of Combined Sensor Information - Measuring Systems. International Journal of Applied Engineering Research, 11 (20), 10332–10337.
- Mikhailov, P., Ualiyev, Z. (2020). Sensor stability assurance problems and their relationship with the overall problems of providing system performance quality. MATEC Web of Conferences, 329, 03032. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/202032903032
- Song, P., Ma, Z., Ma, J., Yang, L., Wei, J., Zhao, Y. et al. (2020). Recent Progress of Miniature MEMS Pressure Sensors. Micromachines, 11 (1), 56. doi: https://doi.org/10.3390/mi11010056
- Kalinkina, M. E., Korobeynikov, A. G. et al. (2019). Analysis of parameters of built-in pressure sensors with a thermostable sensing element. Scientific and Technical Bulletin of the Volga region, 1, 81–83.
- Meng, Q., Lu, Y., Wang, J., Chen, D., Chen, J. (2021). A Piezoresistive Pressure Sensor with Optimized Positions and Thickness of Piezoresistors. Micromachines, 12 (9), 1095. doi: https://doi.org/10.3390/mi12091095
- Parameswaran, C., Gupta, D. (2019). Large area flexible pressure/strain sensors and arrays using nanomaterials and printing techniques. Nano Convergence, 6 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s40580-019-0198-x
- Mikhailov, P., Baktybayev, M., Bayasilova, Z. et al. (2018). Multi-functional sensors for control systems and monitoring. International Journal of Mechanical Engineering & Technology, 9 (13), 959–967. Available at: https://iaeme.com/MasterAdmin/Journal_uploads/IJMET/VOLUME_9_ISSUE_13/IJMET_09_13_101.pdf
- Zhukova, S. A., Novikov, E. A., Obizhaev, D. Yu. et al. (2021). Features of the technology of forming sensitive elements of inertial sensors based on structures "silicon above the cavity" sealed at the plate level. Nanoindustry, 14 (7s), 491–493.
- Plane section hypothesis (Bernoulli's hypothesis). Available at: https://sopromato.ru/rastyazhenie-i-szhatie/gipoteza-ploskih-secheniy
- Jackson, R. G. (2007). The latest sensors. Moscow: Technosphere, 380.
- Mikhailov, P. G., Ualiyev, Z., Kabdoldina, A., Sokolov, A. V. (2020). Control and optimization of technological processes for forming nanoscale films for sensitive sensor elements. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 971 (4), 042086. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/971/4/042086
- Mikhailov, P. G., Chuvykin, B. V., Mikhailov, A. P. (2019). Questions of Control of Electrophysical Properties of Materials and Structures of Microelectronic Sensors. 2019 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon). doi: https://doi.org/10.1109/fareastcon.2019.8934894
- Mikhailov, P., Ualiyev, Z., Kabdoldina, A., Smailov, N., Khikmetov, A., Malikova, F. (2021). Multifunctional fiber-optic sensors for space infrastructure. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (5 (113)), 80–89. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.242995
- Kabdoldina, A., Ualiyev, Z., Smailov, N., Malikova, F., Oralkanova, K., Baktybayev, M. et al. (2022). Development of the design and technology for manufacturing a combined fiber-optic sensor used for extreme operating conditions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (5 (119)), 34–43. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.266359
- Mikhailov, P. G., Ualiyev, Z. (2020). Issues of Ensuring the Stability of Thin-Film Heterostructures of Multifunctional Sensors of Information-Measuring Systems. 2020 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon). doi: https://doi.org/10.1109/fareastcon50210.2020.9271540
- Mikhailov, P. G., Ualiyev, Zh., Kabdoldina, A. (2020). Issues of Development of Capacitive Pressure Sensors Operable under Extreme Operating Conditions. 2020 International Russian Automation Conference (RusAutoCon). doi: https://doi.org/10.1109/rusautocon49822.2020.9208125
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Assem Kabdoldina, Zhomart Ualiyev, Sayat Ibrayev, Nutpulla Jamalov, Arman Ibrayeva, Yerkebulan Tuleshov, Azhar Analiyeva, Dinara Arinova, Askar Khikmetov, Bolat Uaissov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
