Принципы построения и разработка электрохимических измерительных преобразователей для приборов и систем контроля природных и техногенных динамических процессов - Автореферат

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделийРабота выполнена в Московском государственном открытом университете и ФГУП «Научно-производственное предприятие «КВАНТ» Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Пушкин Игорь Александрович; доктор технических наук, профессор Самхарадзе Томаз Георгиевич доктор технических наук, профессор Карабегов Михаил Александрович Защита состоится «26 » марта 2009 г. в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.145.02 в Московском государственном университете инженерной экологии по адресу: 105066, Москва, ул. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета инженерной экологии - МГУИЭ.В диссертации систематизированы результаты многолетних теоретических и экспериментальных исследований автора в области разработки измерительных преобразователей, основанных на физических процессах и закономерностях двойного электрического слоя, образуемого на границе раздела фаз - жидкой и твердой. Одной из значимых народно-хозяйственных задач, определяющих научно-технический прогресс, является комплексный подход к изучению и измерению сложных физических процессов - технологических и природных, характеризующих технико-экономическое развитие и изменения экосистемы. Экологическая стратегия, определяемая безопасностью взаимодействия наземных и подземных объектов, подвергающихся динамическим - естественным и техногенным - процессам, зависит от степени их изучения и контроля в реальном и интегральном масштабе времени. Разработки и исследования в данной области проводят НПП «Квант», Московский физико-технический институт (государственный университет) (МФТИ), Московский государственный открытый университет (МГОУ), Казанский государственный технический университет (КГТУ) им. Работы ведутся в МГОУ совместно с НПП «КВАНТ» (ассоциация «ЭЛКВАНТ») в рамках НИР «Разработка и исследование молекулярно-электронных измерительных преобразователей», и НИОКР, тема «Структурное и математическое моделирование, конструкторско-технологический синтез нанометровых датчиков вибраций и параметров движения», включенная в федеральную целевую программу «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2007 - 2015 годы».Во введении дана общая характеристика решаемой проблемы, обоснована актуальность темы, определены цели и задачи, сформулированы научная новизна и практическая ценность, приведены сведения по апробации и внедрению результатов исследования. Использование электрохимических процессов для создания различных приборов и преобразователей определило развитие информационно-измерительного направления, определяемого как молекулярная электроника (ранее - электрохимическое приборостроение, хемотроника) (рис. Потенциал на границе электрод - раствор, в зависимости от концентрации окисленной Со и восстановленной Св форм, определяется соотношением Нернста. Процессы переноса вещества определяются диффузией, конвекцией и миграцией: Первое слагаемое - диффузионный поток электролита концентрации Сі (D - коэффициент диффузии); второе - миграционный поток (Е - электрическое поле, m - динамическая вязкость); третье - конвективный поток - Vx, который является основным для диффузионных преобразователей. 8, 9) образует систему с одной степенью свободы, параллельное соединение через упругий или демпфирующий элементы дает систему с двумя степенями свободы (рис.На основе анализа физических процессов и закономерностей двойного электрического слоя, получены статические и динамические характеристики преобразования конвективного переноса электроактивных компонентов в электрический сигнал. Предложен принцип построения диффузионного преобразователя динамических воздействий, получена расчетная математическая модель измерительного преобразователя, определены диапазоны измерения. Предложен принцип построения комбинированных преобразователей, определяющий: - вариантность взаимодействия диффузионного, жидкостного (рабочая среда) и твердофазного инерционных преобразователей; Предложены методы коррекции характеристик преобразователя, обеспечивающие построение управляемых систем измерения и контроля. Результаты проведенных исследований использованы при разработке измерительных устройств: преобразователь диффузионный - ПДС, преобразователь колебательных ускорений - МПКУ, сейсмо-приемники изделия К-214, 215С, приемники линейных ускорений СПМ-54, СПМ-55, преобразователи угловых ускорений ПЭУУ-100, 110, измерители угловых ускорений ИУУ-3, 5, 7, МЭ преобразователи типа ПДМ, приемник механических сигналов трехкомпонентный - «Изделие 2У-41-1», система автоматического опережающего оповещения о динамической волне - «Система 2У-41».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ