Найти

Результаты поиска

• КОМПЕНСАЦИЯ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В АВИАЦИОННЫХ ПЬЕЗОРЕЗИСТИВНЫХ ДАТЧИКАХ ДАВЛЕНИЯ

  М. Е. Дробынин , Давуд Мохаммед Аль-Таи Омар, Е. В. Филина , П.А. Львов , С.А. Кузин

  2021-12-24

  Аннотация ▼

  В настоящее время пьезорезистивные датчики давления (ПДД) широко применяются
  в различных микроэлектронных устройствах, используемых в авиационной технике. Пове-
  дение электрического сигнала таких ПДД в основном зависит от температуры окружаю-
  щей среды. Известно, что на температурный дрейф выходного сигнала ПДД влияют раз-
  личные факторы: температурный эффект, зависимость сопротивления чувствительного
  элемента от концентрации примесей, зависимость модуля Юнга мембраны датчика и под-
  ложки от температуры и др. Установлено, что разработанная ранее аналитическая ка-
  либровочная модель выходного сигнала ПДД, учитывающая отдельные температурные
  эффекты, не позволяет измерять давление с требуемой точностью в диапазоне изменения
  температур, характерном для авиационной техники, — от минус 60 до 140 С. Поэтому
  для описания зависимости выходного сигнала ПДД от измеряемого давления и температу-
  ры используются традиционные полиномиальные математические модели. В работе ис-
  пользуется традиционный подход, когда зависимость выходного напряжения от давления
  представляется с помощью полинома относительно невысокого порядка, а зависимости
  коэффициентов этого полинома от температуры также задаются соответствующими
  полиномами. К сожалению, температурные зависимости коэффициентов адекватно опи-
  сываются только полиномами высокого порядка (не менее 7), что усложняет процедуру
  идентификации модели и ведет к ошибкам вычислений. Поэтому авторы предложили ис-
  кать зависимости коэффициентов от температуры в виде кубических сплайнов. В работе
  подробно описана методика идентификации рассматриваемой полиномиальной модели и
  получены выражения для корректировки показаний ПДД при измерениях давления в широ-
  ких температурных пределах. С целью экспериментального подтверждения работоспо-
  собности предложенного метода была использована интеллектуальная промышленная
  автоматизированная система градуировки ПДД, описанная в работе. Показано, как с ее
  помощью можно снимать экспериментальные данные для градуировки показаний датчика
  в широких температурных пределах, и описана процедура идентификации математиче-
  ской модели датчика давления, необходимой для минимизации затрат на его сертифика-
  цию. Приведены результаты экспериментальных исследований конкретных ПДД, исполь-
  зуемых в авиационной технике.

• ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УПРУГОЙ МЕМБРАНЫ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СТРУКТУРЫ «КРЕМНИЙ НА САПФИРЕ»

  С.П. Малюков , В. Д. Мишнев

  159-167

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  Высокая точность и повышенные эксплуатационные характеристики датчиков давления необходимы для обеспечения безопасности, качества и эффективности в различных отраслях промышленности и техники. Применение метода конечных элементов (МКЭ) при проектировании датчиков давления позволяет улучшить их точность за счёт более глубокого анализа механических и физических процессов, возникающих при воздействии нагрузки от давления. Целью данной работы является построение цифровой трёхмерной модели чувствительного элемента (ЧЭ) датчика давления и анализ напряжённо-деформированного состояния упругой мембраны под действием нагрузки от давления от 0 до 15 МПа. Основные задачи работы: исследование свойств и параметров материалов, применяющихся в составе чувствительного элемента датчика давления на основе структуры «кремний на сапфире»; получение значений максимального эквивалентного напряжения, возникающего в конструкции упругой мембраны ЧЭ при воздействии нагрузки от давления 125% от номинального значения; распределение радиальных и тангенциальных деформаций упругой мембраны и определение наилучшего расположения тензорезисторов на поверхности ЧЭ датчика давления. В результате исследования установлено, что используемые материалы обладают хорошей стойкостью к воздействию агрессивной среды, а также возможностью работы в широком диапазоне температур и при воздействии высоких нагрузок от давления. По результатам моделирования определено значение максимального эквивалентного напряжения, величина напряжения не превышает предел прочности чувствительной мембраны, получено распределение радиальных и тангенциальных деформаций на поверхности ЧЭ, что даёт возможность получить оптимизированный рисунок тензорезисторной мостовой схемы