Артикул: 42045

Микросистемные датчики физических величин

Автор: Вавилов В. Д. , Тимошенков С. П. , Тимошенков А. С.

Год: 2018

Издательство: Техносфера

Место издания: Москва

ISBN: 978-5-94836-498-8

Страниц: 550

Форматы: PDF

цена: 849 руб.

В книге изложены современные принципы построения, методы расчета и проектирования микросистемных датчиков физических величин и измерительных систем на их основе. Приведены примеры разработок новых изделий.
Направления «Электроника и наноэлектроника», «Радиотехника», «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», «Информатика и вычислительная техника», «Конструирование и технология электронных средств» предназначены для студентов.
Также книга может быть полезной студентам смежных специальностей, аспирантам, инженерам и научным работникам, связанным с созданием первичных приборов информации на интегральных принципах.

Введение
ЧАСТЬ 1
Глава 1. Конструкторско-технологические вопросы разработки микросистемных датчиков
1.1. Краткий исторический очерк развития микросистемой техники
1.2. Кремний — универсальный материал для микросистемой техники
1.3. Сухое травление кремния
1.4. Методы глубокого вертикального травления кремния
1.5. Пористый кремний в микросистемотехнике
1.6. Обобщенный закон Гука для анизотропных сред
1.7. Чувствительные элементы интегральных датчиков
1.8. Корпусирование интегральных датчиков
Вопросы для самопроверки
Глава 2. Элементы и узлы микросистемных датчиков
2.1. Емкостный преобразователь перемещений
2.2. Метод трех генераторов для измерения микроперемещений
2.3. Исключение влияний друг на друга осевого и углового движений микромаятника
2.4. Преобразователь перемещений на полевом эффекте
2.5. Магниторезистивный преобразователь перемещений
2.6. Магниторезистивный датчик перемещений на гигантском магниторезистивном эффекте
2.7. Оптоэлектронный преобразователь перемещений
2.8. Датчик перемещений на принципе автоэлектронной эмиссии
2.9. Диффузионные и эпитаксиальные тензопреобразователи
2.10. Преобразователи на поверхностных акустических волнах
2.11. Струнные тензопреобразователи
Вопросы для самопроверки
Глава 3. Параметры и характеристики микросистемных датчиков
3.1. Расчет жесткостей однослойных упругих подвесов с криволинейными обводами
3.2. Расчет жесткостей многослойных упругих подвесов микросистемных датчиков
3.3. Оценка продольной устойчивости упругих подвесов интегральных маятников акселерометров
3.4. Противоударный демпфер для микросистемных акселерометров
3.5. Газодинамическое демпфирование интегральных подвижных узлов
3.6. Демпфирование перфорированных чувствительных элементов
3.7. Оптимизация газодинамического демпфирования подвижного узла
3.8. Магнитоэлектрическое демпфирование в микросистемных акселерометрах и гироскопах
3.9. Гистерезисное демпфирование в интегральных датчиках
3.10. Демпфирование с помощью электрического контура
3.11. Демпфирование с помощью механических поглотителей виброэнергии
Вопросы для самопроверки
Глава 4. Микросистемные обратные преобразователи
4.1. Электростатический преобразователь силы
4.2. Диамагнитный преобразователь силы
4.3. Магнитоэлектрический преобразователь силы
4.4. Электромагнитный преобразователь силы
Вопросы для самопроверки
Глава 5. Интегральные термопреобразователи
5.1. Линеаризация R-T-характеристики полупроводниковых терморезисторов
5.2. Интегральные датчики температуры
5.3. Интегральный термоанемометр постоянной температуры
5.4. Интегральный термоанемометр с переносом тепловых меток
Вопросы для самопроверки
Глава 6. Передаточные функции микросистемных датчиков
6.1. Применение вариационного принципа Гамильтона для определения передаточных функций микромеханически чувствительных узлов
6.2. Построение передаточных функций электрических схем
6.3. Электрические схемы типовых динамических звеньев
Глава 7. Схемотехника микросистемных датчиков
7.1. Линейные электрические схемы интегральных датчиков
7.2. Нелинейные электрические схемы интегральных датчиков
7.3. Источник опорного напряжения
7.4. Релаксационный преобразователь сопротивления тензодатчиков в частоту
7.5. Преобразователь напряжения в частоту
7.6. Интегральные датчики с цифровым выходом
7.9. Микроконтроллеры в интегральных датчиках
Вопросы для самопроверки
Глава 8. Интегральные акселерометры
8.1. Акселерометр с электростатической обратной связью
8.2. Акселерометр с магнитоэлектрической отрицательной обратной связью
8.3. Акселерометр с электромагнитной обратной связью
8.4. Акселерометр с импульсной обратной связью
8.5. Осевой микросистемный акселерометр
8.6. Угловой микросистемный акселерометр
8.7. Емкостный акселерометр прямого измерения с гребенчатой конструкцией чувствительного элемента
8.8. Оценка погрешности интегральных акселерометров от воздействия вибровозмущений
8.9. Аппаратные методы снижения погрешностей акселерометров
Вопросы для самопроверки
Глава 9. Микрогироскопы
9.1. Гироскопический принцип измерения угловой скорости
9.2. Математическая модель чувствительного элемента микросистемного ДУС с двухкоординатным подвесом
9.3. Математическая модель чувствительного элемента микросистемного ДУС типа «угловой вибратор»
9.4. Математическая модель чувствительного элемента микросистемного ДУС типа «линейный вибратор»
9.5. Камертонный микрогироскоп
9.6. Микрогироскоп с резонирующим кольцом
9.7. Влияние анизотропии свойств кремния на параметры кольцевого резонатора
9.8. Математическая модель микросистемного гироскопа с обращенным кардановым подвесом ротора
Вопросы для самопроверки
Библиографический список для первой части
ЧАСТЬ II
Глава 10. Микросистемные пьезорезонансные датчики
10.1. Физические и информационные свойства кварца
10.2. Общая математическая модель для пьезоэлектрических сред
10.3. Пьезорезонансный датчик времени
10.4. Кварцевые микровесы
10.5. Пьезорезонансный датчик температуры
10.6. Пьезоэлектрический виброакселерометр
10.7. Пьезорезонансный датчик перемещения
10.8. Конструктивные схемы пьезоэлектрических гироскопов
10.9. Цилиндрический пьезогироскоп
10.10. Пьезогироскоп типа «гантель»
10.11. Дисковый пьезогироскоп
Вопросы для самопроверки
Глава 11. Микромагнитометры
11.1. Датчик магнитной индукции
11.2. Микроэлектромеханический датчик магнитного поля
11.3. Устройство для измерения индукции переменного магнитного поля
11.4. Импульсный магнитометр
11.5. Магнитометр на основе анизотропного магниторезистивного эффекта
11.6. Магнитометр на основе p-n-перехода
11.7. Магнитометр на ПАВ-структуре
Вопросы для самопроверки
Глава 12. Интегральные датчики давлений и влажности
12.1. Расчет прогибов и деформаций интегральных чувствительных элементов датчиков давлений
12.2. Динамическая модель интегральной мембраны с жестким центром
12.3. Определение параметров передаточной функции интегральной мембраны
12.4. Условия проявления мембранного эффекта
12.5. Датчик давлений с емкостным преобразователем
12.6. Датчик давлений с электростатической обратной связью
12.7. Датчик давлений с магнитоэлектрической обратной связью
12.8. Датчики давления с полным тензорезисторным мостом
12.9. Сверхминиатюрный датчик акустических давлений
12.10. Интегральный высотомер
12.11. Резонаторный датчик давлений
12.12. Датчик влажности на полевом эффекте
12.13. Гигрометр на основе оксида алюминия
12.14. Интегральный СВЧ-влагомер
Вопросы для самопроверки
Глава 13. Интегральные расходомеры жидкостей и газов
13.1. Термоанемометрический расходомер
13.2. Вихревой расходомер
13.3. Доплеровский расходомер
13.4. Компенсационный расходомер жидкостей и газов
13.5. Электромагнитный расходомер
Глава 14. Микроактюаторы. Тепловые микроактюаторы
14.1. Классификация микроактюаторов
14.2. Электростатические микроактюаторы
14.3. Тепловые микроактюаторы
14.4. Применение тепловых микроактюаторов
14.5. Тепловые микроактюаторы на основе линейного расширения
14.6. Тепловые актюаторы на основе многослойных балок
14.7. Конструкции теплового микроактюатора на основе биморфной структуры
14.8. Расчет стрелы прогиба биморфной балки в зависимости от температуры
14.9. Распределения перегрева по длине балки микроактюатора
Глава 15. Оптимизация характеристик интегральных датчиков
15.1. Оптимизация конструктивных параметров по динамическому критерию
15.2. Оптимизация по квадратичному критерию качества
15.3. Оптимизация конструктивных параметров датчиков с помощью метода неопределенных множителей Лагранжа
15.4. Оптимизация отношения сигнал/шум
15.5. Подавление тепловых шумов полупроводников
15.6. Защита микросистемных чувствительных элементов от вибрационной и ударной нагрузки
15.7. Статистический подход к оптимизации передаточных функций интегральных датчиков
15.8. Применение фильтра Калмана для снижения случайных погрешностей микродатчиков
Вопросы для самопроверки
Глава 16. Испытания и тарировка интегральных датчиков
16.1. Многофакторные испытания статических характеристик акселерометров
16.2. Калибровка интегральных датчиков по экспериментальным данным
16.3. Идентификация передаточных функций интегральных датчиков по экспериментальным АЧХ
16.4. Испытания интегральных датчиков давлений
16.5. Испытания интегральных датчиков перемещений
16.6. Испытания интегральных термоанемометров
Вопросы для самопроверки
Глава 17. Надежность элементов и компонентов микроэлектромеханических систем
17.1. Виды и категории испытаний
17.2. Оценка надежности микромеханических акселерометров
17.3. Анализ механических напряжений
17.4. Оценка надежности ММА с электронным преобразователем
17.5. Оценка надежности чувствительного элемента микромеханического гироскопа
Библиографический список для второй части
Приложения

Все отзывы о книге

Чтобы оставить отзыв, зарегистрируйтесь или войдите

Рецензии на книгу

Чтобы писать рецензии и получать вознаграждения за рекомендации книг, станьте экспертом

Книги этой серии

Бестселлеры