Основные этапы интеграции отдельных физико-конструктивных элементов преобразователей. Интегральные тензопреобразователи на основе гетероэпитаксиальных структур "кремний на сапфире". Параметры мостовых тензорезисторных преобразователей давления.
При низкой оригинальности работы "Разработка и исследование методов компенсации динамической температурной погрешности интегральных тензопреобразователей", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
1.2 Этапы интеграции отдельных физико-конструктивных элементов преобразователей 1.3 Интегральные тензопреобразователи на основе гетероэпитаксиальных структур «кремний на сапфире» Аппаратные методы компенсации температурной погрешности 2.1 Характеристики и параметры мостовых тензорезисторных преобразователей давления 2.2 Факторы, определяющие температурную зависимость характеристик тензопреобразователейПЧЭ - полупроводниковый чувствительный элемент ТКЛР - температурный коэффициент линейного расширений NS - поверхностная концентрация примесей бора U0 - начальный разбаланс мостовой схемы D(x), ?2 - дисперсия х - истинное значение (входной) величины yg - результат измерения bij - коэффициенты регрессииПрименение методов интегральной электроники при изготовлении таких преобразователей привело к увеличению их надежности, чувствительности, точности, к уменьшению габаритов, массы и повышению стабильности при изменении температуры окружающей среды. Тензопреобразователи (ТП) с ПЧЭ на основе структур КНС обладают всеми достоинствами ТП с интегральными кремниевыми ПЧЭ, а именно: упругий элемент таких преобразователей может быть изготовлен из монокристалла диэлектрика, так что в нем отсутствуют гистерезис и усталостные явления; тензорезисторы монолитно связаны с упругим элементом, что исключает явления гистерезиса и ползучести, характерные для слоев связующего вещества; ПЧЭ изготавливаются методами твердотельной технологии, что обеспечивает высокую воспроизводимость характеристик при массовом производстве. Вместе с тем, ПЧЭ на основе КНС имеют дополнительные преимущества, ибо сапфир прочнее и жестче кремния и в принципе позволяет работать с большим уровнем деформаций; сапфир обладает отличными упругими и изолирующими свойствами вплоть до температур порядка 1000° С, что делает ПЧЭ на основе КНС работоспособными при высоких температурах (до начала пластических деформаций в кремнии, т. е. приблизительно до 700° С); сапфир химически и радиационно исключительно стоек, поэтому интегральные схемы на основе КНС могут работать в условиях высокой радиации [4]; наконец, в ПЧЭ на основе КНС отсутствует p-n-переход, в отличии от структуры «кремний на кремнии», а следовательно, существенно упрощается технология их изготовления и увеличивается выход годных изделии. Преобразовательную характеристику на рисунке 2.2, представляющую собой зависимость выходного напряжения мостовой схемы Uвых от приложенного к мембране избыточного давления q, для двух значений температуры Т0 и Т1 определяют следующие параметры: 1) начальный разбаланс U0 - выходное напряжение тензорезисторной схемы при нулевом давлении (q=0) и температуре Т0. Этот параметр обусловлен наличием температурной зависимости тензочувствительности полупроводниковых TP и определяется в основном степенью легирования примесями, а также зависимостью упругих постоянных от температуры.В данной работе решалась задача устранения динамической температурной погрешности при воздействии на чувствительный элемент датчика тепловых ударов. Инструментами регрессионного анализа с помощью метода наименьших квадратов найдена математическая модель интегрального тензопреобразователя давления, учитывающая скорость изменения температуры чувствительного элемента, с помощью которой появилась возможность устранить динамическое влияние температуры.2 Тензодатчик давления, выполненный по технологии КНС. 3 Методы компенсации температурных погрешностей. 4 Поведение канала давления при тепловых ударах. 6 Структура измерительных каналов интегральных тензопреобразователей при коррекции динамического влияния температуры. 8 Коэффициенты регрессии, рассчитанные методом наименьших квадратов.
План
5 Содержание расчетно-пояснительной записки (вопросов, подлежащих разработке)
Основной раздел _____________________________________________
3. Алгоритмические методы компенсации температурной погрешности
3.1 Общие сведения о методах градуировки
3.2 Метод наименьших квадратов
3.3 Методы конфлюентного анализа
3.4 Робастные методы построения зависимостей
3.5 Быстрые и графические методы построения прямых
4. Компенсация динамической температурной погрешности интегральных тензорезисторных преобразователей давления
Вывод
В данной работе решалась задача устранения динамической температурной погрешности при воздействии на чувствительный элемент датчика тепловых ударов. Инструментами регрессионного анализа с помощью метода наименьших квадратов найдена математическая модель интегрального тензопреобразователя давления, учитывающая скорость изменения температуры чувствительного элемента, с помощью которой появилась возможность устранить динамическое влияние температуры. Предложена методика проведения полного факторного градуировочного эксперимента.
Кроме того более подробно изучен метод обработки результатов наблюдений - регрессионный анализ, причем с упором на практическое применение для аппроксимации табличнозаданных экспериментальных функций многофакторными полиномами регрессии.
Предложенный алгоритм коррекции динамической температурной погрешности может использоваться в цифровых преобразователях давления, подверженных тепловым ударам.
Сделан очередной шаг на пути к повышению точности измерений интеллектуальных датчиков давления. Достоинством нововведения является то, что оно не требует внесения конструктивных изменений в выпускаемые датчики давления, а позволяет обойтись лишь обновлением управляющей программы вычислительного микроконтроллера.
Список литературы
1 Исакович, Р.Я. Технологические измерения и приборы. Изд. 2-е, переработанное / Р.Я. Исакович. - М.: Недра, 1979. - 344 с.
2 Ваганов, В.И. Интегральные тензопреобразователи / В.И. Ваганов. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 137 с.
3 Папков, В.С. Эпитаксиальные кремниевые слои на диэлектрических подложках и приборы на их основе / В.С. Папков, М.В. Цыбульников. - М.: Энергия, 1979. - 88 с.
4 Стучебников, В.М. Тензорезисторные преобразователи на основе гетероэпитаксиальных структур «кремний на сапфире» / В.М. Стучебников // Измерения, контроль, автоматизация: Науч.-техн. сборник. - 1982. № 4 (44). - С. 15-26.
5 Ваганов, В.И. Интегральный кремниевый преобразователь давления с подстроечными резисторами на кристалле / В.И. Ваганов, В.В. Беклемишев, Н.И. Гочарова, А.Б. Носкин // Измерительная техника. - 1980. №5. - С. 28-30.
6 Черняев, В.Н. Технология производства интегральных микросхем / В.Н. Черняев. - М.: Энергия, 1977. - 375 с.
7 Мейер, Дж. Ионное легирование полупроводников / Дж. Мейер, Л. Эриксон, Дж. Дэвис / Пер. с англ. под ред. В.Н. Гусева. - М.: Мир, 1973. - 296 с.
8 Степаненко, И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем / И.П. Степаненко. - М.: Энергия, 1977. - 672 с.
9 Ваганов, В.И. Влияние конструктивно-топологических особенностей интегральных тензопреобразователей на перегрев тензорезистров протекающим током / В.И. Ваганов, А.Б. Носкин, М.В. Фролова / В кн.: Электронная измерительная техника / Под ред. А.Г. Филиппова. - М.: Атомиздат, 1980. - С. 17-22.
10 Шестаков, А.Л. Алгоритмы выбора и обоснования моделей функций преобразования измерительных преобразователей давления / А.Л. Шестаков, А.П. Лапин, Е.А. Лапина // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. - 2009. №26. - С. 10-12.
11 Шестаков, А.Л. Задача оптимизации функций преобразования измерительных преобразователей / А.Л. Шестаков, А.П. Лапин, Е.А. Лапина // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. - 2010. №2. - С. 4-6.
12 Емец, С.В. Способ градуировки измерительных преобразователей с интегрированным чувствительным элементом / С.В. Емец, И.Н. Полищук // Патент РФ № 2223465. - 2004.
13 Семенов, Л.А. Методы построения градуировочных характеристик средств измерений / Л.А. Семенов, Т.Н. Сирая. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 128 с.
15 Бородюк, В.П. Статические методы в инженерных исследованиях / В.П. Бородюк, А.П. Вощинин, А.З. Иванов и др. - М.: Высшая школа, 1983. - 216 с.
16 Гутер, Р.С. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта / Р.С. Гутер, Б.В. Овчинский. - М.: Наука, 1970. - 432 с.
17 Демиденко, Е.З. Линейная и нелинейная регрессия / Е.З. Демиденко. - М.: Финансы и статистика, 1981. - 304 с.
18 Смоляк, С.А. Устойчивые методы оценивания / С.А. Смоляк, Б.П. Титаренко. - М.: Статистика, 1981. - 208 с.
19 Кенуй, М.Г. Быстрые статические вычисления / М.Г. Кенуй. - М.: Статистика, 1979. - 70 с.
20 Емец, С.В. Способ коррекции статических характеристик измерительных преобразователей / С.В. Емец // Патент РФ № 2130194. - 1999.
21 Рогонов, А.А. Экспериментальное исследование температурных полей датчика давления ВТ 212 с помощью программного комплекса «Термоудар» / А.А. Рогонов, Д.В. Тихомиров // Международная научно-техническая конференция «Методы и средства измерения в системах контроля и управления» - Пенза, 2002. - С. 106-108.
22 ГОСТ 8291-83. Манометры избыточного давления грузопоршневые. Общие технические условия. - Введ. 01.01.1984. - М.: Госстандарт, 1998. - 14 с. - (Гос. Стандарты РФ).
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
