№ 11

Аннотации журнала «Приборы» № 11, 2017 год
 
АННОТАЦИИ
М.Ю. Прилепко, В.Г. Лысенко (e-mail: prilepko@vniims.ru)
Пьезоэлектрические преобразователи переменной силы. Определение метрологических характеристик. Неопределенность калибровки

Рассмотрена актуальность измерений переменной силы в диагностике состояния машин и механизмов, показаны принципы калибровки и методы определения метрологических характеристик пьезоэлектрических преобразователей переменной силы (ППС). Целью описываемой работы является анализ известных методов калибровки для определения их ограничений и обоснование нового метода калибровки, обеспечивающего определение метрологических характеристик ППС по критериям условий эксплуатации и установления возможности использования ППС с учетом их предполагаемого назначения. Решены следующие задачи: построены интегральная передаточная характеристика и математическая модель нового метода калибровки ППС, основные уравнения измерений известного метода калибровки ППС с помощью нагрузочной массы и деформационного метода; составлен сравнительный бюджет неопределенности калибровки обоих методов, показаны основные составляющие бюджета неопределенности калибровки. Показано, что использование метода калибровки с помощью измерений лазерным интерферометром деформаций эталонного преобразователя «сила – деформация» на основе упругого калиброванного элемента позволяет исключить значительную часть составляющих бюджета неопределенности, присущих методу нагрузочной массы.

Ключевые слова: калиброванный упругий элемент, лазерный интерферометр, математическая модель, основное уравнение измерений, пьезоэлектрический преобразователь переменных сил, составляющие бюджета неопределенности.

М.М. Чукарева, Е.А. Бадеева, А.В. Мотин, И.Е. Славкин, Т.И. Мурашкина, Т.В. Истомина, В.В. Истомин (e-mail: timurashkina@mail.ru)
Обоснование возможности амплитудно-фазового преобразования сигналов в волоконно-оптических датчиках давления

В статье оценивается возможность применения амплитудно-фазового преобразования сигналов в волоконно-оптических датчиках давления (ВОДД). Предлагается принципиально новый волоконный оптоэлектронный датчик давления (ВОЭДД) с компенсационным каналом, совмещающий достоинства волоконно-оптических датчиков и оптоэлектронных датчиков. Предложена структурная схема ВОЭДД, поясняющая принцип его работы. Дано обоснование выбора конструктивных параметров, обеспечивающих улучшение метрологических характеристик ВОЭДД. Рассматриваются способы снижения погрешности линейности и температурной погрешности ВОЭДД.

Ключевые слова: волоконный оптоэлектронный датчик давления, амплитудно-фазовое преобразование, компенсационный канал, приемник излучения, масштабирующий контур, функция преобразования, линеаризация.

Т.C. Плужнова (e-mail: pluzhnova_t@sm1820.ru)
Применение системы исполнения САПР «BEREMIZ» на микроконтроллерах «МИЛАНДР» серии K1986BE1QI

Рассматривается использование среды исполнения САПР «Beremiz» на микроконтроллерах «Миландр» серии K1986BE1QI. Дается описание компонентов, входящих в САПР «Beremiz». Описывается алгоритм работы программируемого логического контроллера (ПЛК) в среде исполнения САПР «Beremiz». На основании проведенного исследования предлагается выделение изолированной области памяти для пользовательских программ. Рассматривается способ создания дополнительной области памяти. Для обновления программы на микроконтроллере используется интерфейс RS-485, который дает возможность передавать данные на расстояния до 2 км. Учитывая особенности перезаписи программ для микроконтроллеров «Миландр», вводится новая пользовательская функция для протокола Modbus-RTU, использующаяся для передачи данных через последовательные линии связи RS-485. Описаны структура и пакет для обновления программного обеспечения на микроконтроллерах. Описывается алгоритм загрузки программного обеспечения микроконтроллера с последующей проверкой записанных данных.

Ключевые слова: программирование микроконтроллеров, САПР «Beremiz», технологические алгоритмы,
языки стандарта IEC 61131-3.

А.В. Левенец, Ен Ун Чье (e-mail: chye@ais.khstu.ru)
Аппаратная поддержка алгоритма обнаружения периодической составляющей по пересечениям нуля

Предложен алгоритм обнаружения периодической составляющей в измерительном сигнале, основанный на подсчете чисел пересечений сигналом нулевого уровня. Алгоритм может применяться для индикации развития резонансных явлений, определения наличия сигнала несущей частоты и т. п. Предлагаются структуры базовых модулей, требуемых для построения устройств аппаратной поддержки предложенного алгоритма. Данные модули относительно просты для реализации и могут быть легко изготовлены с использованием технологии FPGA.

Ключевые слова: измерительные данные, пересечение нулевого уровня, периодическая составляющая, квазиспектр, аппаратная поддержка.

А.В. Левенец, Ен Ун Чье (e-mail: chye@ais.khstu.ru)
Сжатие измерительных данных на основе геометрического подхода к их представлению

Описан геометрический подход к представлению измерительных данных, при котором совокупность отсчетов измерительных данных от разных источников рассматривается как единый информационный объект, что позволяет выявить и учесть с помощью предварительной обработки неявные корреляционные зависимости в таком наборе данных. Описывается структура устройства сжатия, реализующая предложенный подход, и приведены результаты исследования предложенного подхода на телемеханических данных.

Ключевые слова: измерительные данные, предварительная обработка, методы сжатия без потерь, устройство сжатия данных.

А.Э. Асланян (e-mail: andrey_aslanyan@vniiftri.ru)
Прослеживаемость результатов измерений твердости покрытий к государственным первичным эталонам

Описывается процедура обеспечения единства измерений твердости методами инструментального индентирования в микро- и нанодиапазонах и методом Виккерса в микродиапазоне. Описана поверочная схема для средств измерений твердости методами инструментального индентирования и методом Виккерса.

Ключевые слова: твердость покрытий, эталон, шкалы Мартенса, шкалы индентирования, наноиндентирование.

В.Е. Пауткин (e-mail: inercial@niifi.ru)
Методы контроля геометрических размеров микромеханических структур при анизотропном травлении кремния

Параметры микромеханических датчиков, таких как кремниевые акселерометры, датчики угловой скорости и пр., зависят от геометрии формируемых упругих элементов. При производстве микромеханических датчиков необходимо точно контролировать толщину формируемых микроструктур. Описаны методы контроля геометрических размеров упругих элементов микромеханических датчиков при анизотропном травлении кремния. К числу таких методов относят контроль по времени травления, «прямой» метод контроля, метод контрольного подтравливания и контроль, основанный на эффекте «стоп-травления». Последний базируется на анизотропных свойствах монокристаллического кремния и характеризуется простотой и технологичностью, что позволяет применять его при формировании кремниевых упругих элементов.

Ключевые слова: анизотропное травление кремния, упругий элемент, тест-структура, кристаллографические плоскости, микромеханический датчик.

С.И. Торгашин, В.Е. Пауткин, К.Ю. Крайнова (e-mail: niifi@sura.ru)
Конструктивно-технологические решения, определяющие геометрию формируемых микромеханических структур при анизотропном травлении кремния

Совершенствование технологии анизотропного глубинного травления кремния актуально при формировании заданных геометрических размеров получаемых структур с точностью до 1 нм. Микромеханические акселерометры и датчики угловой скорости имеют в своем составе конструктивные элементы, представляющие собой открытые мезаструктуры на кремниевой пластине с внешними углами; тем самым основной целью настоящей статьи является поиск конструктивно-технологических решений, способствующих воспроизводимости параметров данных мезаструктур. Рассмотрены и проанализированы основные проблемы, возникающие при анизотропном травлении элементов в кремнии с внешними углами, вследствие чего проведены экспериментальные исследования по устранению существующих проблем, влияющих на качество формируемой структуры. Экспериментальным путем выявлены основные конструктивные и технологические решения, способствующие устранению растравливания внешних углов и снижению шероховатости поверхности при глубинном травлении. Рассмотрены конструктивно-технологические решения, определяющие геометрию формируемых кремниевых структур при травлении в водном растворе гидроксида калия КОН. Добавление во внешние углы микроструктур компенсирующих элементов позволяет получить почти идеальный прямой угол при глубинном анизотропном травлении кремния. Технологические решения, направленные на сохранение качества травленой поверхности, позволяют уменьшить шероховатость формируемой поверхности по сравнению с «чистым» раствором. Предварительная химическая обработка поверхности непосредственно перед анизотропным травлением также позволяет улучшить качество травленой поверхности кремния.

Ключевые слова: акселерометр, кремниевая пластина, анизотропное травление, растрав внешних углов, компенсирующие элементы, шероховатость, раствор гидроксида калия.

В.В. Клюев, В.И. Матвеев, Б.В. Артемьев (e-mail: boris@artemiev.su)
Выставки «Testing & Control» и «NDT Russia 2017»

В статье дано краткое описание приборов и оборудования, представленных на крупнейшем в России тематическом мероприятии, объединившим в себе две родственных выставки: «Testing & Control» и 17-ю Международную выставку «NDT Russia». Выставочный центр «КРОКУС ЭКСПО» предоставил возможность производителям и поставщикам из России и других стран продемонстрировать свои разработки в области испытательной техники, неразрушающего контроля, аналитической химии и лабораторных исследований. На выставке были представлены все необходимые элементы для комплексного оснащения лабораторий: от услуг по проектированию, формированию климата, подготовки газов, воды, воздуха до выбора аналитического оборудования, лабораторной мебели, посуды, средств автоматизации лабораторных исследований, химических реактивов, стандартных образцов и расходных материалов, т. е. новейшее оборудование по всем основным методам НК и ТД.

Ключевые слова: неразрушающий контроль, аналитическое оборудование, испытательная техника, безопасность, техническая диагностика, микроскопия, спектроскопия, лабораторное оборудование.

Вернуться