ВОПРОСЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ДАТЧИКОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ                     ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СРЕД

Михайлов Петр Григорьевич, доктор технических наук, профессор, кафедра прикладной и бизнес информатики, Пензенский институт технологий и бизнеса Московского государственного университета технологий и управления им. К. Г. Разумовского (Пензенский филиал), pit_mix@mail.ru
Cазонов Александр Олегович, капитан, вч. 36360, Московская обл., Щелкововский р-н.
Ожикенов Касымбек Адильбекович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой робототехники и технических средств автоматики, Казахский национальный технический университет им. К. И. Сатпаева, kas_oziken@mail.ru

621. 865. 8

Задачи исследования физических процессов в условиях повышенных температур становятся все более актуальными по мере развития инновационных технологий, освоения новой продукции и пр. Примерами областей, где востребованы высокотемпературные датчики давления (ВДД) могут служить атомно-энергетический комплекс, ракетно-космическая техника, авиация, металлургия, химическая промышленность и т.д. При этом максимальные температуры измеряемой среды могут быть от 150 до 1500 оС кратковременного или длительного характера. Рассмотрены и проанализированы особенности работы ВДД, использующие различные физические принципы преобразования. Отмечено, что традиционные ВДД, оснащенные системой жидкостного охлаждения, имеют ограниченное применение и, в большинстве своем, не могут использоваться на ответственных объектах. Показано, что важнейшими задачами при разработке ВДД являются выбор и исследование высокотемпературных функциональных материалов, которые используются в чувствительных элементах датчиков (ЧЭД) для преобразования давления высокотемпературных газовых и жидких сред в электрическую величину. Проведен анализ существующих в настоящее время моно- и поликристаллических высокотемпературных материалов и технологий формирования на их основе ЧЭД. Отмечено, что для датчиков пульсаций давления и быстропеременных давлений перспективными материалами являются монокристаллические пьезоэлектрики: лангасит и лангатат.

Ключевые слова

датчик, чувствительный элемент, измерительный модуль, высокотемпературный пьезоэлектрик, лангасит, лангатат, погрешность, измерение.

 Скачать статью в формате PDF

1. Чувствительные элементы высокотемпературных датчиков давления. Материалы и технологии изготовления / П. Г. Михайлов, Е. А. Мокров, В. В. Скотников, В. А. Петрин, Д. В. Сергеев, М. А. Чернецов // Известия Южного федерального университета. Технические науки. – 2014. – № 4. – С. 204–213.
2. Баринов, И. Н. Состояние разработок и тенденции развития высокотемпературных тензорезистивных датчиков давлений на основе карбида кремния / И. Н. Баринов, Б. В. Цыпин // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. − 2010. − № 11. – С. 50–60.
3. Датчики теплофизических и механических параметров : справочник : в 2 т. / под ред. Е. Е. Багдатьева, А. В. Гориша, Я. В. Малкова. – М. : ИПРЖР, 1998.
4. Алмаз в электронной технике : сб. ст. / под ред. В. Б. Кваскова. – М. :Энергоатомиздат,1990.–180с.
5. Водаков, Ю. А. Карбид кремния – материал для твердотельной электроники / Ю. А. Водаков, А. Г. Остроумов // Измерение. Контроль. Автоматизация. – 1987. – № 2. – С. 59–64.
6. Kurtz, A. D. Ultra High Temperature, Miniature, SOI Sensors for Extreme Environments / Anthony D. Kurtz, Alexander A. Ned, Alan H. Epstein // IMAPS International HiTEC 2004 Conference Santa Fe, New Mexico, May 17–20, 2004.
7. Корляков, А. В. Микроэлектромеханические структуры на основе композиции «карбидкремния – нитрид алюминия» / А. В. Корляков, В. В. Лучинин, П. П. Мальцев // Микроэлектроника. – 1999. – Т. 28. – № 3. – С. 125–135.
8. Гридчин, В. А. Физика микросистем : учеб. пособие : в 2 ч. / В. А. Гридчин, В. П. Драгунов. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2004. − Ч. 1. – 416 с.
9. Михайлов, П. Г. Модификация материалов микроэлектронных датчиков / П. Г. Михайлов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2003. – № 5. – С. 43–46.
10. Михайлов, П. Г. Управление свойствами материалов сенсорных элементов микроэлектронных датчиков / П. Г. Михайлов // Микросистемная техника. – 2003. – № 5. – С. 7–11.
11.OCТ 11 0444–87. Материалы пьезокерамические. Технические условия. – М., 1987. – 141 с.
12. Шарапов, В. М. Пьезоэлектрические датчики / В. М. Шарапов, М. П. Мусиенко, Е. В. Шарапова. – М. : Техносфера, 2008. – 628 с.
13. Богословский, С. В. Чувствительные элементы датчиков на дисперсионных линиях задержки / С. В. Богословский // Приборостроение. – 2009. – Т. 19, № 2. – C. 70–75.
14. Казанцев, С. Г. Механические свойства пьезоэлектрических кристаллов для акусто-электронных устройств / С. Г. Казанцев, Т. Н. Овчаренко // Вопросы электромеханики. – 2011. – Т. 120. – С. 45–53.
15. Баринов, И. Н. Разработка и изготовление микроэлектронных датчиков давления для особо жестких условий эксплуатации / И. Н. Баринов, В. С. Волков, С. П. Евдокимов, Б. В. Цыпин // Датчики и системы. – 2014. – № 2. – С. 49–61.
16. Каталог ОАО «Фомос-Материалс», группа предприятий «Пьезо». – URL: www.newpiezo.com.