Анализ и синтез измерительных преобразователей с частотным выходным сигналом для информационно-измерительных и управляющих систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.16, доктор технических наук Громков, Николай Валентинович

• Громков, Николай Валентинович
• доктор технических наук
• 2010

Оглавление диссертации доктор технических наук Громков, Николай Валентинович

Перечень сокращений, условных обозначений.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА1. Принципы построения измерительных преобразователей для информационно-измерительных систем.

1.1. Информационно-измерительные системы. Основные понятия и определения. Классификация.

1.2. Измерительные преобразователи - как часть информационно-измерительных систем.

1.3. Системный подход к разработке измерительных преобразователей для информационно-измерительных систем.

ГЛАВА 2. Общий принцип, свойства и особенности интегрирующего развёртывающего преобразования.

2.1. Интегрирующий развёртывающий преобразователь как базовый преобразователь интегрирующих аналого-цифровых преобразователей .ЛОЗ

2.2. Сущность интегрирующего развёртывающего преобразования напряжения в частоту и интервал времени.

2.3. Методические погрешности интегрирующих развёртывающих преобразователей и способы их уменьшения.

2.4. Инструментальные погрешности интегрирующих развёртывающих преобразователей и способы их уменьшения.

2.5. Обзор существующих методов и средств построения частотных интегрирующих развёртывающих преобразователей параметров резистив-ных датчиков.

ГЛАВА 3. Исследование методов снижения порога чувствительности частотных интегрирующих развёртывающих преобразователей без модуляции выходного сигнала измерительной цепи с периодической коррекцией;

3.1. Общие замечания.

3.2. Выбор математической модели представления распределения собственных шумов элементов схемы по спектру частот.

3 .3. Исследование условий минимизации порога чувствительности частотных интегрирующих развёртывающих преобразователей с периодической коррекцией;.

3:4. Исследование эффективности минимизации порога чувствительности частотных интегрирующих развёртывающих преобразователей методом конечных разностей.

ГЛАВА 4. Исследование методов снижения порога чувствительности частотных интегрирующих развёртывающих преобразователей без модуляции выходного сигнала измерительной цепи с непрерывной коррекцией

4.1. Общие замечания.

4.2. Исследование влияния параметров корректирующего канала на точность операции интегрирования в частотных интегрирующих развёртывающих преобразователях.

4.3. Разработка математической модели и методики анализа влияния собственных шумов элементов схемы корректирующего канала с периодической коррекцией погрешности нуля усилителя постоянного тока.

4.4. Исследование условий минимизации порога чувствительности усилителя постоянного тока с периодической коррекцией.

4.5. Исследование условий минимизации порога чувствительности двух-канального усилителя постоянного тока с периодической коррекцией.

4.6. Разработка частотных интегрирующих развёртывающих преобразователей без модуляции выходного сигнала измерительной цепи.

ГЛАВА' 5. Исследование методов, снижения порога чувствительности, частотных интегрирующих- развёртывающих преобразователей с модуляцией выходного сигнала измерительной цепи.268'

5.1. Общие замечания.

5.2. Разработка математической модели частотных интегрирующих развёртывающих преобразователей и исследование условий минимизации порога чувствительности частотных интегрирующих развёртывающих*, преобразователей с непрерывной'коррекцией:.271\

5.3. Исследование условий ^минимизации порога чувствительности и динамики-частотных интегрирующих развёртывающих преобразователей с непрерывной коррекцией методом компьютерного моделирования.

5.4. Разработка частотных интегрирующих развёртывающих преобразователей с модуляцией, выходного сигнала измерительной цепи.

ГЛАВА 6. Измерительные преобразователи с частотным выходом, устойчивые к воздействию дестабилизирующих факторов-.

6.1. Тонкоплёночные нано- и микроэлектромеханические системы -основа перспективных датчиков давления.

6.2. Разработка и исследование измерительных преобразователей для ИИС на основе совмещения, функций элементов схем датчиков резистивного типа и частотных интегрирующих развёртывающих преобразователей

6.3: Рекомендации по применению разработанных, измерительных преобразователей.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ и синтез измерительных преобразователей с частотным выходным сигналом для информационно-измерительных и управляющих систем»

Развитие: науки- неразрывно;связано с прогрессом в области измерений. Многие научные исследования? сопровождаются измерениями; позволяющими установить количественные соотношения и закономерности изучаемых явлений; Любое; современное производство» немыслимо^ без- точного; объективного контроля» технологического процесса; осуществляемого с помощью* средств измерений. Улучшение: качества продукции и повышение производительности,в значительной степени обусловлены организацией и оснащением средствами? измерений. Автоматизация; производства также невозможна без измерений, так как нельзя управлять объектом, не имея информации об объекте:. Достижения производства и современных;технологий в свою очередь отражаются на характеристиках; и создании принципиально новых средств измерений.

Совершенствование автоматизированных систем: контроля; измерения и управления^ технологическими процессами: является: одним, из; необходимых условий) нормального функционирования! и перспективного: развития; прог мышленности.

Промышленность выпускает различные средства; для? измерений; электрических, . магнитных и• неэлектрических величин: аналоговые электромеханические и электрические приборы; цифровые- измерительные приборы и, аналого-цифровые преобразователи; измерительные преобразователи-! электрических и неэлектрических величин в электрические сигналы; регистрирующие приборы; измерительные информационные системы и вычислительные комплексы; измерительные установки для массовых измерению при кон-тролетехнологических процессов:

В настоящее время перед измерительной техникой, как отраслью науки и техники, стоят актуальные задачи как по развитию теории средств измерений; методов-их применения и »проектирования, так и по разработке новых средств.измерений,.по улучшению характеристик выпускаемых промышленностью средств,измерения, дальнейшему развитию и»выпуску средств измерений системного применения, которые могут использоваться в ¡составе измерительных информационных систем; при создании, измерительно-вычислительных средств* на основе использования микроэлектронных датчи-* ков, микропроцессоров^ микро-ЭВМ!

Усложнение технологии производства, развитие научных исследований привело к необходимости измерения и*контроля сотенки тысяч.параметров' одновременно. Появился новый класс информационно-измерительной техники - измерительные информационные системы (ИИС), осуществляющие сбор, обработку, передачу, хранение и отображение информации на объект исследования. Работы, в области информационно-измерительной техники и измерительных технологий шозво лил и в последние годы создать новый раздел теории и- практики измерений - виртуальные и интеллектуальные' измерительные приборы и системы.

Большой вклад в развитие информационно-измерительной^ техники- и измерительных технологий в XX в. внесли русские ученые: Е. Г. Шрамков, А. В. Фремке, Ф. Е. Темников, М. П. Цапенко, К. Б. Карандеев, Д; № Агей-кин, П. П. Орнатский, П. В: Новицкий, Г. Д'. Бурдун, Э. И. Цветков, Е. А. Чернявский, В. Н. Малиновский, Л. Ф. Куликовский, В. С. Гутников, В. М. Шляндин, Г. И. Кавалеров, В'. А. Ильин, Г. Г. Раннев, Э: М. Шмаков и др.

В связи с бурным развитием в последние годы микроэлектроники и на-нотехнологий к современным информационно-измерительным системам предъявляются более жёсткие требования- по точности, надёжности, быстродействию, помехозащищённости, потребляемой мощности, массо-габаритам и др.

Измерительная информационная система должна управлять измерительным процессом или экспериментом в соответствии с принятым критерием функционирования; выполнять возложенные: на нее функции? В; соответствии- с назначением и целью; обладать, требуемыми показателями И' характеристиками точности; надёжности; и быстродействия;: отвечать экономическим требованиям; предъявляемым; к способам и форме представления информации, размещения технических средств;, быть приспособленной к функционированию с измерительными? информационными системами; (ИИС), смежных уровней' иерархии; и- другими ИИС и информационно-вычислительными? комплексами? (ИВК);. т. е. обладать свойствами; технической; информационной? и метрологической* совместимости; допускать, возг можность дальнейшей модернизации и развития и др.

Информационные; измерительные системы содержат, как правило; первичные преобразователи; (датчики);, промежуточные измерительные преобразователи, элементы сравнения, меры и элементы отображения информации.

Важнейшими звеньями: ИИС являются датчики. По мере: развития; ИИС датчикисприобретают всё большее-значение: Это связано с ростом номенклатуры датчиков?физических величин;.расширением областей их;применениями усложнением решаемых с их помощью задач [1]; • .

Недооценка роли и значения датчиков (основных источников информации; дающей возможность прогнозирования: развития; опасных ситуаций; и, следовательно; предотвращения их) для современных энергетических; установок и. систем; в том;числе; и ракетно-космических, приводит в лучшем случае к: необоснованным материальным, затратам^ и недостижению поставленных целей;, а в худшем - к катастрофам. С* другой; стороны^ хорошая; укомплектованность. ракетно-космического1 носителя «Энергия» с орбитальным кораблем «Буран» средствами измерений, (более 3500 различных датчиков для телеизмерений; и локальных систем; управления) обеспечили достаточно полную отработку программы в, наземных условиях, в период предстартовой подготовки и в полетном режиме.

В последнее десятилетие достаточно1 интенсивно решаются задачи по-проектированию и производству датчиков для ИИС отраслей пищевой5 промышленности (сахарная, мясоперерабатывающая, кондитерская, хлебопекарная* и т.п.). Кроме того, разрабатываются и выпускаются датчики для медицинской, нефтяной, атомной, газовой промышленности, производства химических волокон, для совершенствования/систем^ управления коммунальным хозяйством и, в1 первую очередь, водо- и теплоснабжения.

Производство датчиков для разнообразных измерительных систем является наиболее динамичным сектором мировой экономики. Средний рост объёма продаж составляет не менее 6% в год [2], однако производство интеллектуальных датчиков и датчиков для автомобилей растет ещё быстрее - до 20%.

Датчики как средства измерений; содержащие не только первичные преобразователи, но и элементы измерительных схем, в которые включены эти преобразователи (усилители; функциональные преобразователи, устройства сопряжения с последующими средствами измерения и автоматизации), в настоящее время реализуются на^основе различных физических явлений ^различных технологий. Это даёт возможность делать их как многофункциональными, т. е. обеспечивающими посредством одного датчика преобразование многих физических величин, так и «интеллектуальными», позволяющими выявлять при преобразовании, определенной величины воздействия других величин, которые искажают результат преобразования. Значения этих величин, преобразованных в электрические, могут использоваться для коррекции результата измерения измеряемой величины. Например, при измерении давления существенное влияние оказывает изменение температуры среды, в которой это давление измеряется. Поэтому при наличии датчика давления, обеспечивающего при определенных условиях преобразование также и температуры, причём результат измерения последней используется для коррекции результата измерения давления, имеет место не только многофункциональность, но и совершенно новые свойства датчика, в частности свойство самокорректировки, т. е. его «интеллектуализацию».

В последнее время при создании: датчиков различных величин, наметились сочетания различных физических принципов действия.и новых направлений. технологии, например микромеханики и- микроэлектроники. Возвращаясь к случаю» преобразования» давлений; в качестве примера можно привести построение датчика, в: котором^ используются кремниевые упругие элементы, на которых сформированы кремниевые тензорезисторы, а* также элементы схемы усиления, линеаризации и- нормирования-, электрических сигналов. В микромеханике используются те же технологические процессы, что и в микроэлектронике при* производстве интегральных схем, а1 именно: стандартные фотолитографические методы переноса' изображения с маски на поверхность кремниевой пластины и- техника химического травления. Эти датчики, кроме улучшенных метрологических характеристик, малых габаритных размеров и небольшой массы по мере развития- обеих технологий будут иметь^и невысокую стоимость.

Датчики служат источником информации1 и состоят из > чувствительного элемента, схемы обработки полученного сигнала, а также аналого-цифрового преобразователя-(АЦП) или светового табло (т. е. индикатора).

Метрологические1 характеристики ИИС зависят от структуры построения системы и характеристик элементов, входящих в,данную систему. Многие'годы наши учёные-и учёные разных стран занимались исследованиями и разработкой первичных преобразователей (неэлектрических сигналов с датчиков, различных физических величин в.электрические) и вторичных преобразователей (электрических сигналов с выхода первичных датчиков в электрические сигналы различной формы, удобные для дальнейшей обработки, хранения и передачи информации последующим регистрирующим устройствам и устройствам управления). Многие научно-исследовательские институты занимались только разработкой датчиков различных физических величин температуры, давления, силы, ускорения и др.), добиваясь максимально возможных точностных характеристик, доводя до совершенства конструкции! датчиков, подбирая» материалы для их изготовления, постоянно ¡улучшая метрологические характеристики. При этом выходные сигналы с датчиков должны быть жёстко регламентированы по форме, амплитуде выходного напряжения» (тока) в, зависимости от диапазона измеряемых физических величин, допустимой погрешности преобразования при воздействии различных дестабилизирующих факторов и окружающей или рабочей среды в заданных диапазонах, при заданных параметрах источника питания датчика.

Дальнейшим преобразованием сигналов с выхода первичного преобразователя (датчика) занимались другие специалисты, которые не вникали в вопросы исследования, разработки и* проектирования первичных преобразователей. Для них важно, было знать выходные параметры первичных датчиков и требования к выходному сигналу вторичного (промежуточного) преобразователя с целью согласования>работы с последующими устройством^ обработки' информативного сигнала. В * целом же погрешность, ИИС определялась суммарной погрешностью отдельных составляющих устройств данной системы. Разработчики не любят выходить за пределы собственного поля деятельности, поэтому какого-либо взаимодействия между ними до сего времени не было. Такой подход не позволял добиться-оптимальных метрологических характеристик ИИС.

При разработке и проектирования ИИС, при проведении научных исследований, для анализа, сложных объектов и процессов в последние годы всё чаще стали применять системные представления, рассматривающие системные направления, включающие в себя: системный подход, системные исследования, системный анализ.

Среди большого многообразия выпускаемых датчиков датчики рези-стивного типа (тензорезисторные, терморезисторные, пьезорезисторные и т.п.) занимают особое место в силу своей-многофункциональности при< измерении ¡давлений, температур, механических деформаций и перемещений, ускорений и др., а также простоты схемной* реализации^ измерительной« цепи» (ИЦ), высокой технологичности, надёжности и возможности адаптации с преобразователями^ аналоговых сигналов В( частоту, код, цифру. В датчиках резистивного типа используются, законы преобразования различных физических величин в изменение электрического сопротивления. Выходной** сигнал ИЦ современных датчиков резистивного типа, как правило, пропорционален изменению сопротивления 1 или относительному изменению, сопротивлений для измерительных цепей, собранных по мостовой схеме, и может быть вви-де постоянного или переменного напряжения, тока.

Основные трудности» при, разработке информационно-измерительных систем с датчиками резистивного типа связаны с малыми приращениями информативного сигнала с выхода ИЦ* первичных преобразователей (как правило, единицы милливольт, поскольку допустимая рассеиваемая мощность на измерительных цепях датчиков ограничена) на фоне больших помех, возникающих в тракте передачи сигнала к устройствам преобразования и обработки, которые могут во много раз превышать уровень полезного сигнала, а также с погрешностями от влияния неинформативных параметров: Так, например, при измерении давления неинформативным параметром является температура измеряемой и окружающей сред, а при измерении температуры - давление, влажность и т.п.

Для работы с датчиками резистивного типа широкое применение в информационно-измерительных системах получили промежуточные преобразователи параметров датчиков в частоту. Интерес к данному направлению обусловлен рядом достоинств частотного представления информации. Во-первых, при использовании частотных преобразователей открывается возможность достижения более высокой точности измерения при малых информативных сигналах, чем в преобразователях амплитуд сигналов. Во-вторых, частотный сигнал обладает значительно более высокой помехоустойчивостью и малой чувствительностью к изменению параметров линий связи. В-третьих, обработка частотных сигналов г и, их точное интегрирование-по времени выполняются достаточно^ просто. Одним из перспективных направлений создания частотных преобразователей параметров датчиков резистивно-го типа'является» построение их на основе метода'интегрирующего развёртывающего- преобразования. Достоинствами-таких преобразователей1 являются широкие' функциональные возможности, помехоустойчивость, относительная простота реализации и настройки схем, технологичность. Частотные интегрирующие развёртывающие преобразователи (ЧИРП) параметров^ датчиков резистивного типа, образуют представительную группу высокоточных средств измерений и. широко используются на практике.

Результаты, работы многих коллективов. по разработке датчиков' резистивного -типа позволили значительно уменьшить погрешность преобразования; первичных датчиков* физических величина путём использования, конструктивно-технологических, схемотехнических, методологических и других решений, однако многие1 задачи, уменьшения^ погрешностей и устранения, влияния дестабилизирующих факторов- остаются* не- решёнными* и, требуют дальнейших исследований.

Разработчики вторичных преобразователей сигналов с датчиков;в унифицированные-частотно-временные сигналы добились высоких результатов при разработке'схем преобразователей сигналов с датчиков резистивного типа, но при этом не всегда учитываются, изменения, параметров, выходных сигналов с первичных датчиков от воздействия дестабилизирующих факторов. Требуется комплексное исследование проблемы уменьшения^ температурных погрешностей первичных и вторичных измерительных преобразователей, как составной части информационно-измерительной и управляющей системы.

Развитие таких отраслей промышленности, как приборостроение, космонавтика, авиастроение, автомобилестроение и др. требуют создания современных микроэлектронных датчиков резистивного»типа высокой надёжности, точности, с низким энергопотреблением и работающих в условиях воздействияширокогодиапазонатемператур.

Исследование теоретических и практических проблем; создания измерит тельных преобразователей с частотным; выходным? сигналом для ИИС является актуальным; так как частотное преобразование позволяет уменьшить погрешность преобразования; снизить энергопотребление, унифицировать аппаратуру обработки, информации и повысить, надежность, информационно-измерительных и управляющих систем;.

Цель диссертационной работы заключается в исследованию возможностей и путей совершенствования? существующих и создания« новых измерительных преобразователей? с частотными выходным; сигналом для; инф ормаци-онно-измерительных и управляющих систем; обладающих: улучшенными техническими;иэксплуатационнымихарактеристиками.

Задачи «исследования:

1. Анализ, систематических погрешностей? измерительных: преобразователей физических: величин« для? ИИС с целыо установления закономерностей влияния? собственных: шумов: элементов схем на аддитивную погрешность частотных интегрирующих развёртывающих преобразователей (ЧИРП).

2. Исследование5 влияния: дестабилизирующих факторов (широкого: диапазона* температур окружающей; среды, параметров линий: связи, нестабильности: источников-.питания и: т.д.) на- результирующую; погрешность измерительных преобразователей.

3.Определение предельных точностных характеристик ЧИРП с целью ¿выявления; наиболее перспективных структур преобразователей сигналов датчиков резистивного типа.

4. Исследование: методов уменьшения влияния собственных шумов-элементов схем на. порог чувствительности и разработка рекомендаций по рациональному использованию методов и средств: коррекции случайной, погрешности с целью минимизации« порога чувствительности ЧИРП при» сохранении всех положительных свойств ¡ интегрирующих развертывающих преобразова-телеЙ1игуменьшения результирующей погрешности измерительной системы.

5: Разработка1 моделей? и? структур? частотных интегрирующих развертывающих преобразователей- параметров датчиков резистивного типа, устойчивых:. к воздействию? дестабилизирующих: факторов, для информационно-измерительных и управляющих систем. .

6. Исследование возможностей совмещения функций элементов, первичных и вторичных измерительных преобразователей и разработка новых технических решений измерительных преобразователей на. основе датчиков резистивного типа и ЧИРП для информационно-измерительных и управляющих систем, устойчивых к воздействию широкого диапазона стационарных и нестационарных температур и нестабильности источников питания.

Область исследования: научная специальность 05.11.16 "Информационно-измерительные и: управляющие системы!' соответствует области науки; занимающейся исследованием теоретических и практических проблем, методов и технических средств информационно-измерительных и управляющих систем, их метрологического обеспечения; контроля? и испытаний: ш согласно паспорта специальности относится;к п. 6 «Исследование возможностей и путей совершенствования существующих и создания новых элементов; частей; образцов информационно-измерительных и управляющих систем, улучшение их технических, эксплуатационных, экономических; и эргономических характеристик, разработка новых принципов^построения и технических решений».

Объект исследования: измерительные преобразователи с частотным выходным сигналом на основе датчиков резистивного типа и ЧИРП для; информационно-измерительных и управляющих систем.

Основные методы научных исследований.

Исследования базируются на дифференциальном и интегральном исчислениях, на классической теории электрических цепей, теории графов, теории чувствительности, теории погрешностей, теории функций комплексного переменного, на структурных методах повышения точности измерения активных величин и системном анализе. В процессе исследований использовались методы математического анализа, натурных испытаний, компьютерного имитационного моделирования и численного анализа.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертации подтверждена непротиворечивостью и сходимостью теоретических выводов с общепринятыми основами теории построения измерительных преобразователей и результатами экспериментальных исследований, полученными в рамках выполнения договорных и госбюджетных работ.

Научная новизна исследования в диссертационной работе заключается в следующем.

1. Установлена закономерность влияния собственных шумов элементов схемы на аддитивную погрешность ЧИРП при различных методах её коррекции с учетом распределения мощности шумов по спектру частот.

2. Выведены выражения для оценки случайной погрешности, обусловленной собственными шумами элементов схемы, с использованием предложенной математической модели усилителя постоянного тока с периодической коррекцией.

3. Получены передаточные функции частотных измерительных преобразователей и выработаны рекомендации для проектирования частотных преобразователей сигналов датчиков давления резистивного типа, собранных по мостовой схеме, учитывающие влияние дестабилизирующих факторов: воздействия широкого диапазона температур окружающей среды, нестабильности источников питания и параметров линии связи.

41 Определены предельные'точностные характеристики и, получены', условия? минимизации порога' чувствительности усилителей постоянного тока с периодической коррекцией погрешности нуля, реализация которых позволяет уменьшить порог чувствительности ЧИРП на два десятичных порядка.

5. Предложена математическая, модель, учитывающая■ воздействие «флик-кер-шумов», позволяющая? аналитическим путем, исследовать их влияние*на случайную погрешность преобразованияЧИРП.

6. Предложен алгоритм эффективной коррекции, случайной погрешности усилителей постоянного.тока от воздействия «фликкер-шумов», предусматривающий определение конечных разностей высоких порядков от интегральных значений шумового сигнала.

7. Установлено оптимальное- соотношение между постоянной времени1 корректирующего канала и параметрами схемы ЧИРП при заданной < динамической погрешности для преобразователей* с модуляцией выходного! сигнала1 измерительной цепи датчиков резистивного типа, собранных по мостовой схеме, которые содержат каналы коррекции* в виде звена обратной, связи, состоящего из последовательно включенных амплитудного ограничителя» и интегратора.

8. Разработаны* модели и структуры ЧИРП параметров датчиков давления' резистивного типа для ИИС, инвариантных к нестабильности источников питания и изменениям параметров линий связи.

9. Предложены новые технические решения измерительных преобразователей с частотным выходным сигналом, реализующие совмещение функций элементов первичных и вторичных измерительных преобразователей-на основе нано- и микроэлектромеханической' системы и ЧИРП; обеспечивающие устойчивость к воздействию стационарных и нестационарных температур и инвариантность к нестабильности источников питания.

Практическая значимость работы заключается в следующем.

В результате теоретических исследований в диссертационной работе:

Предложена классификацияе методов построения ЧИРП, обобщающая' известные технические решения; разграничивающая области их предпочтительного-применения и позволяющая определять пути дальнейшего совершенствования- измерительных преобразователей.

2. Разработана математическая модель для описания свойств «фликкер-шумов», которая удобна для' аналитического исследования, позволяет учитывать влияние собственных шумов элементов схем на> точность< преобразования и может быть .использована при разработке измерительных преобразователей.

3. Дана диcпepcиoннaя^ оценка порога чувствительности ЧИРП с периодической коррекцией и показано, что при использовании периодической коррекции инфранизкочастотных шумов порог чувствительности« измерительных преобразователей уменьшается более чем в 100 раз.

4. Предложен метод конечных разностей" высоких порядков1 от интегральных значений сигнала шума для коррекции'аддитивных погрешностей ЧИРП, позволяющий на порядок уменьшить порогг чувствительности в условиях флуктуации температуры.

5. Выявлены условия, при выполнении которых постоянная времени-кор-ректируемого канала не влияет на статические и динамические характеристики, ЧИРП, что позволяет определять оптимальные параметры элементов измерительных преобразователей.

6. Определены условия минимизации порога чувствительности усилителя постоянного тока с периодической коррекцией погрешности нуля и даны оценки случайных погрешностей, которые позволяют повысить точность измерительных преобразователей, выполненных на операционных усилителях.

7. Разработана математическая модель ЧИРП с корректирующим каналом, учитывающая погрешности, обусловленные несимметрией напряжения, питания измерительной цепи, дрейфом нуля операционного усилителя интегратора по току и по напряжению, т.е. факторами, ограничивающими порог чувствительности. Модель позволяет оценивать эффективность коррекции' погрешности преобразования при разработке ЧИРП.

8. Разработаны новые структуры ЧИРП, совмещенные со структурами ре-зистивных датчиков давления на. основе нано- и микроэлектромеханических систем, обеспечивающие минимизацию температурных погрешностей в широком диапазоне стационарных и нестационарных температур и устойчивые к нестабильности источников питания, которые могут быть использованы при создании измерительных преобразователей с частотным выходным* сигналом для информационно-измерительных исправляющих систем.

Реализация и внедрение результатов работы.

Диссертационная работа выполнялась в рамках аналитической ведомственной» целевой программы Министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010)».

Мероприятие 1. Проведение фундаментальных исследований в рамках тематических планов. Регистрационный номер: 1.11.09.

Мероприятие 2. Проведение фундаментальных исследований в области естественных, технических и гуманитарных наук. Научно-методическое обеспечение развития инфраструктуры вузовской науки. Наименование проекта: Проведение фундаментальных научных исследований свойств тонкопленочных нано- и микроэлектромеханических систем при воздействии стационарных и нестационарных температур. Регистрационный номер: 2.1.2/4431.

Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы ОАО «НИИ физических измерений», г. Пенза; ФГУП ФНПЦ «ПО "Старт" им. М. В. Проценко», ЗАТО, г. Заречный; ФГУП «НИИАА», г. Москва, ОАО «НИИ «Контрольприбор», г. Пенза.

Математические модели ЧИРП и другие результаты диссертационной работы используются ГОУ ВПО «Московский государственный институт электроники и автоматики (технический университет)» на факультете радиотехнических систем, ГОУ ВПО «Пензенский государственный университет» на кафедре «Нано- и микроэлектроника» в учебном процессе студентами; старших курсов при выполнении курсового и; дипломного проектирования;

Апробация результатов исследованиям Основные положения, диссертации; результаты, проведенных; исследований, опыт практического применения» разработок-; докладывались, и обсуждались на международных, всероссийских, всесоюзных, региональных; и отраслевых научно-технических; симпозиумах, конференциях и семинарах: Международный симпозиум «Надежность и качество», Пенза; (2010; 2009; 2008г.г.); Научно-практическая конференции «Инновация в условиях развития информациионно-коммуникационных технологий» (Инфо -2009, 2008), Сочи,(2009, 2008г.г.); Международная конференция «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе», Украина; Крым, .Ялта-Гурзуф, (2010; 2009; 2008гл\); Международная научно-практическая, конференция «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ-2010, 2009, 2008), Украина; Одесса, (2010, 2009, 2008г. г.);; Международная научно-техническая > конференция «Измерение, контроль, информатизация» (ИКИ-2010, 2009,2008), Барнаул, (2010, 2009, 2008г.г.); II научно-техническая конференция «Методы создания, исследования микро-, наиосистем и экономические аспекты микро-, наноэлектроники», Пенза;. 2009г.; Международная методическая! конференция «Университетское образование»,, Пенза, (2010, 2009, 2008г.г.); III Международная научно-практическая конференция «Системы проектирования;, моделирования, подготовки производства и; управление проектами; САБ/САМ/САЕ/Р0М», Пенза,, 2009г.; Международная научно-техническая^ конференция «Проблемы автоматизации и управления в технических системах», Пенза, (2009; 2008, 2007г.г.); Международная научно-практическая. конференция «Формообразование и обеспечение качества техногенных систем», Пенза, 2009г.; Международная? научно-техническая конференция «Методы, средства и технологии получения-и обработки измерительной информации»* Пенза, 2008г.; Международная конференция «Инноватика - 2008», Ульяновск, 2008г.; X международная конференция «Опто-, нано электроника, нанотехнологии и микросхемы», Ульяновск, 2008г.; Международная научно-техническая конференция; CIT-CONFERENCE «Современные информационные технологии - 2008», Пенза, 2008г.; Международная! научно-техническая конференция>' «Computer-based conference», Пенза, 2008г.; ХХШ> Всероссийская научно-техническая* конференция «Информационные технологии в науке, проектированию и производстве» (ИТ), Н. Новгород,. 2008г.; Ш Международная научно-техническая конференция «Аналитические1 и численные1 методы моделирования1 естественно-научных и социальных проблем», Пенза; 2008г.; II Международная, научно-техническая конференция молодых специалистов, аспирантов и студентов «Математическое и компьютерное моделирование естественно-научных и, социальных проблем», Пенза, 2008г.; Международная, научно-техническая конференция «Материалы, изделия; и технологии пассивной электроники - материалы», Пенза, 2007г.; II Международная научно-техническая* конференция «Аналитические и численные методы моделирования естественно-научных и социальных проблем», Пенза,. 2007г.; V республиканская, межотраслевая конференция' «Теория и практика' разработка и* внедрения1 средств' автоматизации и роботизации технологических и производственных процессов», Уфа, 1989г.; Зональный семинар «Интегрирующие частотные время7импульсные преобразователи и цифровые средства измерения на их основе», Пенза, 1987г.; ВТНК «Методы и средства измерения механических параметров ib системах контроля и управления», Пенза, 1986г.; ВТНК «Методы, и средства аналого-цифрового преобразования параметров неэлектрических сигналов и цепей», Москва, 1981г.; Всесоюзная научно-техническая конференция «Методы и средства тензометрии и их применение в народном хозяйстве», Кишинев, 1979 г.; Научно-технический семинар «Методы и средства преобразования электрических величин в частотно-временные сигналы и их применение в цифровых средствах измерений», Пенза, 1980 г.; Научно-практический краткосрочный семинар «Коммутация и преобразование малых сигналов», Ленинград, 1980г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 73 научных труда, в том числе монография, получено 2 патента РФ, 5 положительных решений о выдаче патента РФ, 8 авторских свидетельств СССР на изобретения. Отдельные результаты отражены в отчетах по НИР.1 Основные положения диссертации полностью представлены в опубликованных работах.

Объем И'структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Она содержит 401 страницу основного текста, 168 иллюстраций, список литературы из 187 наименований.

Заключение диссертации по теме «Информационно-измерительные и управляющие системы (по отраслям)», Громков, Николай Валентинович

Основные результаты и выводы по шестой главе.

1. Результаты анализа и обзора технологий и проблем создания микроэлектронных датчиков давления показывают, что перспективным направлением в создании микроэлектронных датчиков давления с частотным выходом, устойчивых к воздействию стационарных и нестационарных температур, является направление интеграции тонкоплёночных НиМЭМС с частотными интегрирующими развёртывающими преобразователями, выполненными в виде интегральных микросхем. При этом представляется возможным снизить на порядок энергопотребление измерительной цепи датчика, обеспечить инвариантность к нестабильности источников питания, повысить помехоустойчивость ИИС с проводными и беспроводными линиями связи.

2. Уменьшение температурных погрешностей датчиков давления можно достигнуть использованием конструктивных, схемных, конструктивно-схемных, технологических и методологических методов. Не может быть разработан какой-то один универсальный метод, обеспечивающий решение всех задач по уменьшению влияния температур на датчики давления. Для уменьшения влияния температур на тонкоплёночные НиМЭМС и датчики давления на их основе необходимо комплексное использование перечисленных методов.

2. В результате исследования влияния топологии элементов измерительных схем на температурную погрешность и нелинейность выходного сигнала датчиков давления установлены связи между топологией и параметрами выходного сигнала датчиков. Это позволило разработать тонкоплёночные тензорезисторные датчики давления с уменьшенной погрешностью от нелинейности выходной характеристики, устойчивые к воздействию нестационарных температур.

3. Исследования возможностей совмещения функций элементов вторичных и первичных измерительных преобразователей показали, что при совмещении функций элементов могут быть улучшены технические характеристики измерительных преобразователей. На этой основе разработаны устройства для измерения давления, обладающие повышенной точностью, пониженным энергопотреблением, уменьшенной погрешностью от нестабильности источников питания; В измерительных преобразователях с частотным выходным сигналом на; основе ТТДД и? ЧИРШ относительная; погрешность преобразования в диапазоне температур от -150°С до -М50°С уменьшена с 10% до 0,34% (более, чем на порядок).

4. Благодаря; комплексному использованию» схемотехнических решений; возможностей совмещения функций элементов- первичных и вторичных- преобразователей и новых топологий НиМЭМС датчиков?давления разработаны измерительные преобразователи с частотным выходным сигналом с уменьшенной (илишолностью компенсированной) температурной погрешностью в широком? диапазоне температур (от -100°С до +300°С) и линейной выходной характеристикой, способные измерять как абсолютные, так и; дифференциальные давлениях заданием начальношчастоты шдиапазона выходных частот.

5. В результате проведённых исследований разработаны датчики давления на основе нано- и микроэлектромеханических систем, устойчивые • кг воздействию широкого диапазона стационарных и нестационарных; температур1 (термоудара), как с частотным, так и с аналоговым выходным; сигналом,. инвариантные к-: нестабильности? источников питания, способные работать с: длинными; ш короткими, кабельными? линиями/ связи для измерения абсолютных и дифференциальных давлений; На разработанные измерительные преобразователи получены патенты РФ и положительные решения о выдаче патентов на изобретения. Датчики давления на* основе нано- и микроэлектромеханических систем с частотным выходным сигналом и с уменьшенным энергопотреблением могут применяться в составе информационно-измерительных и управляющих систем при измерении как абсолютных, так и дифференциальных давлений при широком спектре воздействия дестабилизирующих факторов (воздействие стационарных и нестационарных температур, нестабильности: источников питания, изменение параметров кабельных линий).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведенных исследований оценены возможности и определены пути совершенствования и создания новых измерительных преобразователей с частотным выходным сигналом для информационно-измерительных и управляющих систем, разработаны измерительные преобразователи с улучшенными техническими и эксплуатационными характеристиками. Основные результаты и выводы по работе заключаются в следующем.

1. Предложена классификация методов построения частотных интегрирующих развертывающих преобразователей (ЧИРП), обобщающая известные технические решения, разграничивающая области их предпочтительного применения и позволяющая определять пути дальнейшего совершенствования измерительных преобразователей.

2. Из анализа погрешностей измерительных преобразователей физических величин для информационно-измерительных систем установлена закономерность влияния собственных шумов элементов схем на аддитивную погрешность частотных интегрирующих развёртывающих преобразователей при различных методах её коррекции с учетом распределения мощности шумов по спектру частот. Выведены выражения для оценки случайной погрешности, обусловленной собственными шумами элементов схемы, с использованием предложенной математической модели усилителя постоянного тока с периодической коррекцией.

3. Исследовано влияние дестабилизирующих факторов на результирующую погрешность измерительных преобразователей. Получены передаточные функции частотных измерительных преобразователей и выработаны рекомендации для проектирования частотных преобразователей сигналов датчиков давления резистивного типа, собранных по мостовой схеме, учитывающие влияние дестабилизирующих факторов: воздействия широкого диапазона температур окружающей среды, нестабильности источников питания и параметров линий связи.

4. Изложены принципы построения измерительных преобразователей параметров резистивных датчиков с частотным- выходным сигналом, устойчивых к воздействию температур; нестабильности- питающих напряжений, изменению - параметров линий связи, заключающиеся во введении в схемы ЧИРП корректирующих каналов' в виде усилителей постоянного тока с периодической или непрерывной коррекцией нуля; корректирующего канала из последовательно включенных амплитудного ограничителя! и интегратора; параллельного МДМ-канала выборки нуля; звена-обратной^ связи, состоящего из преобразователя; скважности импульсов выходного сигнала в напряжение и. ЯС-фильтра; отрицательной емкостной обратной4 связи; в совмещении функций элементов первичных и-вторичных измерительных преобразователей.

5. Разработаны методики исследования* характеристик ЧИРП; основанные на* получении передаточных функций' и дисперсионных оценок шумов, позволяющие определять предельные точностные характеристики измерительных преобразователей.

6. Представлены, наиболее перспективные,, структуры измерительных преобра-зователей сигналов* датчиков резистивного типа с частотным выходным сигналом для информационно-измерительных и управляющих систем, способные работать с различными измерительными цепями и линиями связи в широком диапазоне рабочих температур и нестабильности источников питания.

7. Разработана математическая! модель шумов, учитывающая влияние «фликкер-шумов», позволяющая' аналитическим путем исследовать их влияние на случайную погрешность преобразования ЧИРП.

8. Показано, что известные алгоритмы периодической коррекции случайной погрешности позволяют существенно уменьшить составляющую этой погрешности от дрейфа нуля, но имеют малую эффективность снижения составляющей погрешности от «фликкер-шумов».

9. Предложен алгоритм эффективной коррекции случайной погрешности от «фликкер-шумов», предусматривающий определение конечных разностей высоких порядков от интегральных значений' шумового* сигнала. Такая коррекция^ особенно, эффективна в» условиях флуктуации температуры окружающей среды, а также в. переходном режиме до установления температурного баланса в схеме ЧИРП и при включении.

10. Исследованы методы уменьшения« влияния собственных шумов элементов схем на порог чувствительности! и разработаны.рекомендации по рациональному использованию' методов и средств' коррекции случайной* погрешности. Разработан метод оценки случайной погрешности, основанный на предложенной математической модели усилителя постоянного, тока с периодической коррекцией, позволяющий минимизировать порог чувствительности ЧИРП и уменьшать результирующую погрешность измерительных преобразователей с частотным выходным сигналом.

11. Обоснованы преимущества построения корректирующего * канала в виде усилителя постоянного тока с периодической, коррекцией погрешности нуля. Определены предельные точностные характеристики ЧИРП с данным« видом коррекции усилителей постоянного тока, получены условия минимизации порога чувствительности, реализация^ которых позволяет уменьшить его на два десятичных порядка.

12. Выявлены реализуемые на практике условия, при которых динамика корректирующего канала не влияет на статические и динамические характеристики ЧИРП с непрерывной коррекцией. Показано, что при* выборе надлежащего» коэффициента» передачи корректирующего канала порог чувствительности схемы, в целом определяется лишь уровнем собственных шумов корректирующего канала.

Найдено оптимальное соотношение между постоянной времени корректирующего канала и параметрами схемы ЧИРП при заданной динамической погрешности для преобразователей с модуляцией выходного сигнала измерительной цепи датчиков резистивного типа, собранных по мостовой схеме, которые содержат каналы коррекции в виде звена обратной связи, состоящего из последовательно включенных амплитудного ограничителя и интегратора.

Установлены характер и длительность переходных процессов в зависимости от параметров схемы ЧИРП и канала коррекции.

13. Разработаны модели и структуры ЧИРП параметров датчиков давления) резистивного типа для, информационно-измерительных и управляющих систем, инвариантных к нестабильности источников питания и изменениям параметров линий связи. Инвариантность достигается, наличием* отрицательных обратных' связей ЧИРП,' которые исключают напряжение питания и сопротивление проводов линий связи из функцийпреобразования измерительных преобразователей.

14. Совмещение функций элементов схем ЧИРП и измерительных цепей резистивных датчиков позволяет, уменьшать или полностью компенсировать температурные погрешности измерительных преобразователей с частотным выходным сигналом.

15. Разработаны новые технические решения измерительных преобразователей с частотным выходным сигналом на основе датчиков резистивного типа и ЧИРП,' обеспечивающие устойчивость к воздействию стационарных и. нестационарных температур и инвариантность к нестабильности источников питания, которые могут быть использованы при создании измерительных, преобразователей1 с частотным выходным сигналом для информационно-измерительных и управляющих систем. Относительная погрешность разработанных измерительных преобразователей при воздействии нестационарных температур по сравнению > с погрешностью преобразователей, серийно выпускаемых промышленностью, уменьшена более чем на порядок.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Громков, Николай Валентинович, 2010 год

1. Волков, В. А. Датчики автоматизированных систем контроля измерения и управления // Приборы и системы управления. 1990, №10. С. 2-3.

2. Цапенко, М. П. Датчики (перспективные направления развития) / Алейников А. Ф., Гридчин В. А., Цапенко М. П.// Учеб. пособие. / Под ред. проф. М. П. Цапенко.— Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001.—176 с.

3. Нефёдов, В.И. Метрология и радиоизмерения: Учебник для вузов / В.И. Нефёдов, В.И. Хахин, В.К. Битюков и др./Под ред. профессора В.И. Нефёдова. М.: Высш. шк., 2003. - 256 с.

4. Раннее, Г.Г. Методы и средства измерений: Учебник для вузов / Раннее Г.Г., Тарасенко А.П./ — 2-е изд., стереотип. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. 336 с.

5. Мартяшин, А.И. Преобразователи информации для систем контроля и измерения/ Мартяшин А.И., Шахов Э.К., Шляндин В.МЛ М.: Энергия. 1976. -392с.

6. Новицкий, П. В. Электрические измерения физических величин (Измерительные преобразователи) Учеб. пособие для вузов. / Левшина Е.С., Новицкий П.В.!-Ял Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983.-320 с.

7. Новицкий, П. В. Цифровые приборы с частотными датчиками / Новицкий П. В., Кнорринг В. Г., Гутников В. С. /Л., «Энергия», 1970. 424 с.

8. Тарасов, В. Ф. Полупроводниковые преобразователи напряжение — частота (обзор) / Тарасов В. Ф., Шахов Э. К. / «Приборы и системы управления», 1971, № 4, с. 9-14.

9. Юлдашев, В. И. Преобразователь «напряжение низкого уровня частота» на интегральных схемах I Юлдашев В. И, Гутников В. С./ — «Автометрия», 1970, № 5, с. 126-128.

10. Шахов, Э. К. Преобразователь напряжения в частоту с компенсацией дрейфа нуля / Шахов Э. К., В. Ф. Тарасов, В. Г. Овчинников, И. Ф. Островский / — «Приборы и системы управления», 1971, №4, с. 15-17.

11. A.c. СССР №332570: Преобразователь напряжение частота: /Тарасов В. Ф., Шахов Э. К/ Опубл. в^ бюл. «Открытия; Изобретения; Пром; образцы^ Товарные знаки», 1972, №10,1 с. 224L

12. Тычино, К. ^. Преобразователи напряжения в- частоту. / М.: Энергия, 1972.- 64с.

13. Громкое, Н.В. Системный^ подход; к совершенствованию измерительных преобразователей / II.В. Громкое, В.А. Васильев II Приборы и системы: Управление, контроль, диагностика. 2010.- №4 — С. 2—7.

14. Мокрое, Е.А. Интегральные датчики. Состояние разработок и производство; Направления развития, объёмы рынка-// Датчики;и системы; 2000. №1. — С.28-30.

15. Харт X. Введение в измерительную технику: Пер. с нем.- М.: Мир, 1999.-391 с.

16. Васильев; В.А. Уменьшение влияния дестабилизирующих факторов на информативный сигнал датчиков // Датчики и системы. — 2002. — № 4. — С. 12.

17. Васильев, В.А. Информативное1 преобразование регистрирующих твёрдотельных структур // Приборы и- системы. Управление, контроль, диагностика. 2002. - №9. - С.40.'

18. Васильев, В:А. Классификация и методы уменьшения температурных погрешностей- датчиков на основе твёрдотельных структур' // Датчики- и системы. 2001. - № 12. - С.6-7.

19. Громкое, Н.В. Частотные тензопреобразователи с переменным напряжением питания* измерительной цепи // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2008.— №5. — С. 16-22.

20. Громкое, Н.В. Математическая модель и анализ влияния собственных шумов элементов схемы корректирующего1 канала на выходной сигнал измерительных преобразователей // Известия вузов Поволжья, ПензГУ, 2007. №4. — С. 152-165.

21. Васильев> В. А. Информационный ресурс регистрирующих твёрдотельных структур // Измерительная техника, 2002. № 7. - С.22.

22. Новик, И. Б. Введение в информационный мир / И. Б. Новик, А. Ш. Абдулаев. -М.: Наука, 1991.-228 с.

23. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение*в,системный анализ. М*.: Высшая школа, 1989. - 320 с.

24. Волкова, В.Н. Основы теории систем и системного анализа. Учебник для студентов вузов. / В. Н. Волкова/ А. А. Денисов. II — Изд. 2-е, переработанное и дополненное СПб.: Издательство СПбГТУ, 1999. - 510 с.

25. Хомяков Д.М., Хомяков П.М. Основы системного анализа / предисловие М. Я. Лемешева. М.: Изд-во МГУ им. М.В.Ломоносова, 1996. -107 с.

26. Громкое, Н.В. Проблемы, и основные направления исследований тонкоплёночных нано- и микроэлектромеханических систем датчиков давления/ Н.В.Громков, Е.М. Белозубое, В.А. Васильев// Датчики и системы. -М., 2009.- №8 С. 54 - 58.

27. ЪХ.Певзнер, Г. С. Агрегатирование в электроприборостроении / Г. С. Певзнер, Э. И. Цветков, М. Б. Цодиков. -М.: Энергия, 1981. 176 с.

28. Гришанов, А. А. Интегрирующие цифровые вольтметры / А. А. Гришанов, Е. И. Кондюкова, Б. Е. Редькин. — М.: Энергоиздат, 1981'. 121 с.

29. Прянишников, В. А. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока / В: А. Прянишников. Л.: Энергия, 1976. - 221с.

30. Орнатский, П. П. Автоматические измерения и приборы / П. П. Орнатский / Киев: Вища шк.,1980. 560 с.

31. Шахов, Э.К. Интегрирующие развёртывающие преобразователи напряжения / Э. К. Шахов, В. Д. Михотин //— М.: Энергоатомиздат, 1986. -144 с.

32. Цыпкин, Я. 3. Теория линейных импульсных систем / Я. 3. Цыпкин. -М.: Физматгиз, 1963. 968 с.

33. Шахов, Э. К. Интегрирующие развертывающие преобразователи / Э. К. Шахов, В. Д. Михотин //Измерения, контроль, автоматизация. 1977. — № 1 (9).-С. 3-15.

34. Шахов, Э. К. Развитие алгоритмов и структур интегрирующего развертывающего преобразования / Э. К. Шахов // Измерения, контроль, автоматизация. 1978. - № 3(15). - С. 3-12.

35. Шахов, Э. К. Основные закономерности интегрирующего развертывающего преобразования / Э. К. Шахов // Информационно-измерительная техника: межвуз. сб. науч. тр. — Пенза: ППИ, 1974. — Вып. 4. — С. 34—44.

36. Темников, Ф. Е. Теория развёртывающих систем / Ф. Е. Темников. — М. — Л.: Госэнергоиздат, 1963. 168 с.

37. Фельдбаум, А. А. Теоретические основы связи и управления / А. А. Фельдбаум, А. Д. Дудыкин, А. П. Мановцев, Н. И. Миролюбов. М. : Физматгиз, 1963. - 932 с.

38. Шахов, Э. К. Повышение помехоустойчивости цифровых средств измерения: учеб. пособие / Э. К. Шахов. Пенза: ППИ, 1983. - 76 с.

39. Шахов, Э. К Об использовании косвенной интерполяции для восстановления непрерывных сигналов при интегральном представлении информации / Э. К. Шахов // Информационно-измерительная техника: межвуз. сб. науч. тр. Пенза: ППИ, 1978. - Вып. 8. - С. 5-13.

40. Михотин, В. Д. Аналог теоремы Котельникова для интегрального представления информации / В. Д. Михотин // Известия вузов. Приборостроение. 1977. - Т. XX. - № 3. - С. 6-9.

41. Шахов, Э. К. Аналог ряда Котельникова для интегрального представления информации / Э. К. Шахов // Автоматика и телемеханика, 1979.-№7.-С. 185-190.

42. Касперович, А. Н. О динамике устройств интегральной выборки / А. Н. Касперович // Автометрия. 1980. - № 5. - С. 83-85.

43. Пат. 3745556 (США). Analog to - Digital Converter / H. A. Dorey. - 1973.

44. Мошнин, A. H. Повышение точности интегрирующего аналого-цифрового преобразования напряжения / А. Н. Мошнин // Цифровая информационно-измерительная техника: межвуз. сб. науч. тр. Пенза: ППИ, 1982.-Вып. 12.-С. 56-60.

45. Пат. 1072329 (Великобритания). Improvments in digital voltmeters / E. Metcalf; H. A. Dorey. 1967.

46. Махнанов, В. Д. Устройства частотного1 и, время-импульсного преобразования / В. Д. Махнанов, И. Т. Милохин. М.: Энергия, 1970.- 129 с.

47. Пат. 1416241 (Франция).Convertissuer integrateur / R. A. Andersen, R. E. Gooley. -1964:

48. Быстродействующие интегрирующие аналого-цифровые преобразователи1 // Контрольно-измерительная^ техника: Экспресс-информация.- М.: ВИНИТИ, 1982. № 22. - С. 4-10:

49. А.с. 930659 СССР." Интегрирующий время-импульсный преобразователь / В. Д: Михотин и др.. Опубл. в Б. И:, 1982. - № 19.

50. Михотин, В: Д. Точный преобразователь напряжения низкого уровня в» частоту / В: Д. Михотин, И. Ф. Островский, Э. К. Шахов // Сб. РИПОРТ. -М.: ВИМИ. 1974! - № 10. - С. 86.

51. Деч, Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа. -М.: Наука, 1965. 287 с.

52. Кончаловский В. Ю. К вопросу о точности цифрового вольтметра с двухтактным интегрированием / В. Ю. Кончаловский, А. И. Лазарев. В. Н. Малиновский, Г. В. Петров // Автометрия. 1972. - № 3. - С. 113-121.

53. Гутников, В. С. Интегрирующие операционные преобразователи с комбинированной обратной связью / В. С. Гутников, А. В. Клементьев, В. Я. Ложников // Измерительные преобразователи, приборы и устройства: сб. тр.- Омск: ОПИ, 1974. Вып. 2. - С. 12-19.

54. Швецкий, Б. И. Электронные цифровые приборы / Б. И. Швецкий, Киев : Технша, 1981.-247 с.

55. Гутников, В. С. Интегральная электроника в? измерительных устройствах / В. С. Гутников. JL: Энергия, 1980. — 247 с.

56. Кофлин, Р. Операционные усилители и линейные интегральные схемы / Р. Кофлин, Ф. Дрискол; под ред. М. В. Гальперина. М.: Мир, 1979. - 360 с.

57. Лифшиц, И. А. Вероятностный^ анализ систем автоматического управления. Т. 1 / И. А. Лифшиц, В. Н. Пугачев. — М.: Сов. радио, 1963-896с.

58. Судъин, G. Л. Монолитные преобразователи напряжения в частоту и частоты в1 напряжение / С. Л. Судьин // Цифровая информационно-измерительная техника: межвуз. сб. науч. тр. Пенза: ППИ, 1982. - Вып. 12. -С. 61-68.

59. A.c. СССР 1016696. Устройство для измерения температуры с частотным выходом / Н. П. Варламов и др.. Опубл. в Б. И., 1983. - № 17.

60. Х.Джексон, Р; Новейшие датчики / Р. Джексон. М. : Техносфера, 2007.

61. А. ван дер Зил Шумы при измерениях / Перевод с английского под ред. А. К. Нарышкина //- М.: Изд. Мир, 1979. 292 с.

62. Фрайден, Дж. Современные датчики: справочник / Дж. Фрайден. -М. : Техносфера, 2005.

63. Осадчий Е. П. Проектирование технических; средств автоматики* и телемеханики; Датчики систем автоматики / К. Hî Чернецов, Е. П. Осадчий;

64. В: Н. Спиридонов, В. И; Карпов. Пенза: НИИ, 1976. - 104с.• ' ' '

65. Осадчий Е. 77. Проектирование технических средств автоматики/ m телемеханики» / под ред. Е. П. Осадчего. Пенза: ПИИ, 1978. - 80 с.

66. Новицкий, 77. В-. Цифровые приборы s с частотными» датчиками / П. В . Новицкий, В. Г. Кнорринг, В. С. Гутников. ЛиЭнергия;. 1970) - 424 с.

67. Пат. № 3.528.022, НКИ 73-398 (США). Измеритель отношения давлений.

68. Пат. № 791165; НКИ 42 ri 11/52 (ГДР). Пневматический аналого-цифровой преобразователь.

69. Громкое, Н.В. Преобразователи параметров резистивных датчиков'.в; частотные сигналы / Н.В.Громкое II Датчики и системы. М., 2009 - №1 — С. 32-36.

70. Громкое, НЖ Преобразователи сигналов малого уровня с резистив-ных датчиков в частоту / Громкое, Н.В. // Инноватика 2008: Труды международной конференции.- Ульяновск: УлГУ, 2008. - С. 247.

71. Громкое, Н.В. Минимизация порога чувствительности усилителей постоянного тока с периодической коррекцией / Н.В.Громкое // Метрология. — М., 2009. №2 - С.35—50.

72. Громкое, Н.В. Условия минимизации порога чувствительности УПТ с периодической коррекцией /Н.В.Громкое// Известия вузов (Поволжский^ регион). Технические науки. №2. Пенза, 2008. - С. 97-105.

73. Аналого-цифровой преобразователь типа FALCOM для цифровою тензометрическою системы PR 9321 // Экспресс-информация. Испытательные приборы и стенды. 1973. -№ 45. - С. 8-12.

74. Аналого-частотный преобразователь ю его применение в измерительных системах // Экспресс-информация. Контрольно-измерительная техника. 1973.-№ 18. -С. 1-12.

75. A.c. СССР №769732, МКИ НОЗК 13/20. Преобразователь выходного параметра резистивного датчика biчастоту / В. Н. Вырыпаева, Л. Д1 Гарин, И. Ф. Островский, Е. Ф. Трифонов, В: Mi Фролов. Б. И. №-37, 1980.

76. А. с. СССР №748254, MKH'GOIR 17/10. Преобразователь приращения сопротивления в частоту / А. Д. Мозговой, Л. Н. Латышев. Б. И: № 26, 1980.

77. Разработка1 преобразователей разбаланса тензометрического моста в частоту: отчет о научно-исследовательской, работе подтеме № 753: ППИ; науч. рук. Шляндин В. М.; ответств. исполн. Шахов Э. К.; исполн.: Михотин В'. Д., Ерасов А. Б., Чувыкин Б. В'.

78. Разработка методов построения измерительных преобразователей параметров AR/R, AL/L, АС/С в частоту и в интервал времени: отчет о научно-исследовательской работе по теме № 475: ППИ; науч. рук. Шляндин В. М.

79. Ответств. исполн. Шахов Э. К.; исполн.: МихотинВ. Д., Чувыкин Б. В: Гос. регистрация- № -72032175.

80. Громков, Н. В. Преобразователи сигналов: малого уровня мостовых тензодатчиков вf частоту / Н. В. Громков // Коммутация и преобразование малых сигналов: материалы краткосрочного семинара. — Л.: ЛДНТП, 1980. -С. 49— 55.

81. Шахов, Э. К. Разделение функций основной принцип структурного совершенствования измерительных преобразователей / Э. К. Шахов // Цифровая^ информационно-измерительная техника: межвуз. сб. науч. тр. - Пенза: ППИ, 1978. - Вып. 8. - G. 22-28.

82. Громков, Н. В. Устранение паразитной модуляции в частотных преобразователях / Н. В. Громков // Цифровая информационно-измерительная техника: межвуз. сб. науч. тр. Пенза: ППИ, 1980. - С. 32-35.

83. Михотин, В. Д. Моделирование одного класса интегрирующих преобразователей для анализа динамических характеристик / В. Д. Михотин,

84. Э: К. Шахов // Кибернетические методы в теории и практике измерений : тез. докл. IX Всесоюз. науч.-техн. конф. Ленинград, 19741

85. Шенк, X. Теория инженерного.эксперимента / Хг. Шенк.- М.: Мир; 1972.-382 с.

86. А. с. СССР № 828406. Преобразователь разбаланса тензомоста в частоту / Н. В. Громков, В. Д. Михотин, Э. К. Шахов, В. М. Шляндин. -Опубл. в Б. И» №17, 1981.

87. Аналоговые интегральные схемы / под ред. Дж. Коппели. М.: Мир, 1977.-439 с.

88. Микроэлектронные цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации / под ред. В. Б. Смолова. Л.: Энергия, 1976. - 336 с.

89. Шило, В. Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре / В. Л. Шило. М.: Сов: радио, 1974. - 312 с.

90. Громков, Н. В. Частотный тензометрический преобразователь / Н. В. Громков, В. Д. Михотин // Информационно-измерительные устройства в нефтяной промышленности: межвуз. сб. Уфа: УНИ, 1979. - С. 115—117.

91. А. с. СССР № 828097. Интегрирующий преобразователь разбаланса тензомоста в частоту следования импульсов / Н. В. Громков, С. Б. Шахов, Э: К. Шахов, В. М. Шляндин. Опубл. в Б. И., 1981. -№ 13.

92. A.c. СССР № 822352. Частотный преобразователь для тензодатчи-ков / Н. В. Громков, В! Д» Михотин, Э. К. Шахов, В. М. Шляндин. Опубл. в Б. И., 1981.-№14.

93. A.c. СССР № 822351. Частотный тензопреобразователь / Н. В. Громков, В. Д. Михотин, С. Б. Шахов, Э. К. Шахов, В. М- Шляндин. Опубл. в Б. И., 1981.-№14.

94. А. с. СССР № 966893. Частотный преобразователь для тензодатчиков / Н. В. Громков, В. Д. Михотин, Б. В. Чувыкин, В. В. Метальников, А. В. Акимов. Опубл. в Б. И., 1982. - № 38.

95. Belozubov E. M., Vasil'ev V. A., Izmailov D. A. Effect of thermal, shock on a membrane-type transducer // Measurement Techniques. USA, New York: Springer, 2009. - V. 52. - N 2. - P: 155 - 160.

96. Мокрое E. А. Совершенствование датчиков^ давления, методом идентичных тензоэлементов / Мокров Е.А., Белозубов Е.М., Белозубова Н.Е. // Мир измерений. Госстандарт России, 2007. №8. - С. 6.

97. Rossi G.B., Salieri P., Sartori S. Measurement growth in a total quality perspective // Measurement, September 2002. V.32, No2- P. 117-123.

98. Датчики теплофизических и механических параметров. Справочник в 3-х томах. Т.1 (кн.1) / Под общ. ред. Ю. Н. Коптева; Под ред. Е. Е. Богдатьева, А. В. Гориша, Я. В. Малкова. -М.: ИПРЖ, 1998.-^58 с.

99. Крысин Ю.М. Информационно структурные принципы совершенствования средств измерений / Ю: М Крысин., М. Ю. Михеев, И. Ю. Сёмочкина, Б. В. Чувыкин: Монография. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 1999.-134 с.

100. Мокрое ЕЛ., Васильев? В.А., Белозубое Е.М. Применение термозащитных пленок для минимизации влияния нестационарных температур на тонкопленочные тензорезисторные датчики давления // Датчики и системы.-2005. № 9. С. 21 —23.

101. Белозубое?Е: М:, Белозубоеа ILE. Тонкоплёночные тензорезисторные датчики давления — изделия нано- и м икросистемной техники // Нано- и микросистемная техника 2007. - №. 12. - С. 49 — 51.

102. Proceedings of IEEE Sensors Orlando, Florida, USA, 2002: 1783 p.

103. The MEMS Handbook, Edited by Mohamed.Gad-el-Hak- London: CRG PRESS, 2002.-1476 p.

104. Fundamentals of Microfabrication, Interlaken, Switzerrland, 2002-61 O p.

105. Патент РФ № 1615578 5G01L 9/04. Датчик давления;/ Белозубов

106. Е.М. // Б.И № 47 от.23.12.90.i

107. А. с. СССР № 1597623; МКИ G 01 L 9/04. Устройство для измерения? давления / В. А. Васильев; А. И. Тихонов // Б.И. № 37 от 07.10.1990 г.,

108. А. с. СССР № 1515081, МКИ G 01 L 9/04. Датчик давления / В. А. Васильев, Е.П. Осадчий, А.И. Тихонов // Б.И. № 38 от 15.10.1989 г.

109. Васильев В.А. Уменьшение влияния дестабилизирующих факторов на информативный сигнал датчиков // Датчики и системы. М., 2002. - №4. - С.12-15.

110. Васильев В:А. Информационно-структурный анализ и синтез систем преобразования информации с гетерогенными1 структурами, // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. М., 2004 - №1. - С.24.

111. Васильев В.А. Принятие решений при проектировании преобразователей информации // Автоматизация и современные технологии. -М., 2003.—№ 11.

112. Мокрое Е.А., Васильев В.А., Белозубое Е.М. Применение элементов системологии для- минимизации влияния дестабилизирующих факторов натонкопленочные тензорезисторные датчики давления // Датчики и системы: -М., 2005. -№ 3. С.10-12.

113. Белозубое Е. M., Белозубова Н.Е. Тонкоплёночные тензорезисторные-датчики давления — изделия нано- и микросистемной техники // Нано- и микросистемная техника 2007." - №. 12'. - С. 49 - 51.

114. Proceedings of IEEE Sensors Orlando, Florida, USA, 2002.

115. The MEMS Handbook, Edited by Mohamed Gad-el-Hak- London: CRC PRESS, 2002. 18. Fundamentals of Microfabrication, Interlaken, Switzerland, 2002.

116. Патент РФ-№• 16155785 G01L 9/04. Датчик давления./ Белозубов Е.М: // Б.И: № 47 от 23.12.90.

117. А. с. СССР № 1597623, МКИ G OI L 9/04. Устройство для измере-ниядавления / В. А. Васильев, А. И. Тихонов // Б.И. № 37 от 07.10.1990 г.

118. А. с. СССР № 1525505; MKH'G 01 L 9/04. Датчик давления / В. А. Васильев, А. И. Тихонов // Б.И. № 441от 30.11.1989 г.

119. А. с. СССР № 1422031, МКИ G 01 L 9/04'. Датчик давления / А. И: Тихонов, В. А. Васильев, В. А. Тихоненков, А. И. Жучков, В.А. Семёнов // Б.И № 33 от 07.09.1988 г.

120. Васильев В.А. Классификация и методы уменьшения температурных погрешностей датчиков на основе твёрдотельных структур // Датчики и системы. М:, 2001. - №12. - С.6.

121. Тихоненков В.А., Тихонов А.И. Теория, расчет и основы проектирования датчиков механических величин. Ульяновск: УлГТУ, 2000. 452с.

122. Васильев В. А. Уменьшение влияния дестабилизирующих факторов? на информативный сигнал датчиков // Датчики и системы. М., 2002. - №4. — С.12-15.

123. A.c. СССР N 1337691; МКИ G 01 L 9/04. Датчик давления./ Тихонов

124. A.И.,Тихоненков В.А., Жучков А.И:, ВасильевВ:А.//B.H.N48 от 15.09:1987 г.

125. Патент РФ 1615578 5G01L 9/04. Датчик давления./ Белозубов Е.М. // Б .И. № 47 от 23 Л2.90.

126. А. с. СССР № 1490515, МКИ G OIL 9/04. Устройство для измерения, давления / В. А. Васильев, А. И. Тихонов // Б.И. № 24 от 30.06.1989 г.

127. Н.В.Громкое Патент РФ №2375689. Термоустойчивый тонкоплёночный тензорезисторный датчик давления / Н.В.Громкое, Е.М.Белозубое,

128. B.А.Васильев, Т.Н.Рыжова //-Опубл. 10.12.2009. Бюл. № 34.

129. Белозубов Е.М. Патент РФ № 2031355, 6G01B 7/16. Способ термокомпенсации тензомоста. Бюл. № 8 от 20.03.95.

130. Васильев В.А., Тихонов А.И. Датчик давления. А. с. СССР 1525504, G01L 9/04,1987, Бюл. № 44 от ЗОЛ 1.1989.

131. Национальном! информационном * фонде неопубликованных документов» ФАО ГКЦИТ, г. Москва, 02.06.2008 г. гос. per. № 50200801123.

132. Белозубое Е.М. Патент РФ № 2031355, 6G01B 7/16. Способ термокомпенсации тензомоста. Бюл. № 8 от 20.03.95.

133. Васильев В. А. Технологические особенности твёрдотельных мембранных чувствительных элементов // Вестник Московского государственного технического университета. Сер. Приборостроение- М., 2002 № 4 — С.97-108.

134. Белозубое Е.М. Патент РФ № 1615578 5G01L 9/04. Датчик давления. Опубл. 23.12.90. Бюл. № 47.

135. Белозубое Е. М., Белозубова Н.Е. Тонкоплёночные тензорезис-торные датчики- давления изделия нано- и микросистемной техники // Нано- и микросистемная(техника — М., 2007. - №: 12. - С. 49 - 51.

136. Васильев В.А., Тихонов А.И. Анализ и синтез измерительных цепей преобразователей информации на основе твёрдотельных структур // Метрология. М., 2003. -№ 1. - С.3-20.

137. Белозубое Е.М., Васильев В.А., Измайлов Д.А. Моделирование термоударных характеристик тонкоплёночных тензорезисторных датчиков давления // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. М., 2008. — № 12.-С. 16-21.

138. Громкое Н.В. Решение о выдаче патента РФ на изобретение по ' заявке №2009127951/28(0038884). Частотный преобразователь сигналаразбаланса тензомоста с уменьшенной температурной погрешностью / В.А.Васшьее, Н.В.Громкое И зарегистрировано 20.07.2009.I

139. Громкое Н.В. Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №2009129559/09(041172). Частотный преобразователь сигнала разбаланса тензомоста / В.А.Васильев, Н.В.Громкое II зарегистрировано 31.07.2009.

140. Громкое Н.В. Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №2009142167/28(059993). Датчик давления на основе нано- и микроэлектромеханической системы с частотным выходным сигналом / В.А.Васшьее, Н.В.Громкое II зарегистрировано 16.11.2009.