САМОДИАГНОСТИКА В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 

Михайлов Петр Григорьевич, доктор технических наук, профессор, кафедра информационно-измерительных систем, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (Россия, г. Пенза, ул. Германа Титова, 28), Е-mail: pit_mix@mail.ru
Соколов Александр Владимирович, главный специалист-эксперт инспекции Госстройнадзора по Пензенской области (Россия, г. Пенза, ул. Попова, 34а), Е-mail: sokoljv_av_avto@mail.ru
Аналиева Ажар Уразбаевна, преподаватель, колледж при научно-образовательном комплексе, Казахстанский университет инновационных и телекоммуникационных систем (Казахстан, г. Уральск, ул. М. Маметовой, 81), Е-mail: azhara_1980@mail.ru
Михайлов Алексей Петрович, ведущий специалист, ООО ПЛК Система (Россия, г. Москва, ул. Циолковского, 4), Е-mail: krendeleschik@gmail.com
Фадеев Евгений Дмитриевич, студент, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), Е-mail: mercenary.exe@gmail.com 

681.518.54; 681.586.773 

DOI

10.21685/2307-5538-2019-1-5 

Актуальность и цели. Исследована возможность диагностики и контроля преобразователей физических величин (ПФВ) как на уровне элементов и узлов, так и всего преобразователя.
Материалы и методы. Выполнено математическое моделирование тензорезистивного чувствительного элемента (ЧЭ) с мостовой схемой преобразования. Предложены критерии исправности тензорезистивных преобразователей давления.
Результаты. Приведены расчетные соотношения для определения критериев исправности и допусков на их численные значения. Получены статистические оценки методической и случайной составляющих погрешностей критериев исправности тензорезистивной мостовой схемы. Предложена модульная концепция производства и контроля элементов, узлов и самих интеллектуальных ПФВ на основе применения функционально и конструктивно законченных ЧЭ, измерительных модулей (ИМ) и электронных преобразователей (ЭП), изготавливаемых на передовых предприятиях в России и за рубежом. Приведены схема процедуры сквозной диагностики модульного ПФВ, а также конструкции ЧЭ и ИМ интеллектуальных преобразователей давления.
Выводы. Применение предложенных программно-аппаратных методов диагностики и контроля элементов, блоков и самих модульных датчиков позволяет создавать интеллектуальные ПФВ, обладающие высокой надежностью, широкими функциональными возможностями и простотой технической реализации. 

Ключевые слова

физическая величина, преобразователь, мостовая схема, измерительный модуль, чувствительный элемент, электронный преобразователь 

 Скачать статью в формате PDF

1. ГОСТ Р 51086–97 Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения. – Москва, 1997.
2. ГОСТ Р 8.673-2009 ГСИ Датчики интеллектуальные и системы измерительные интеллектуальные. Основные термины и определения. – Москва, 2009.
3. Ожикенов, К. А. Технические измерения в технологии и производстве радиоэлектронной аппаратуры и измерительных систем : учеб. пособие / К. А. Ожикенов, П. Г. Михайлов, М. Ж. Айтимов. – Алматы : LEM, 2016. – 162 с.
4. Ваганов, В. И. Интегральные преобразователи / В. И. Ваганов. – Москва : Энергоатомиздат, 1983. − 136 с.
5. Биргер, И. А. Техническая диагностика / И. А. Биргер. – Москва : Машиностроение, 1978. – 240 с.
6. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей / Е. С. Вентцель. – 10-е изд., стер. – Москва : Academia, 2005. – 576 с.
7. Cover, T. M. Elements of Information Theory / T. M. Cover. – John Wiley and Sons, 2006. – P. 254.
8. Belozubov, E. M. Problems and basic research directions in the field of thin-film nanoand microelectromechanical systems of pressure sensors / E. M. Belozubov, V. A. Vasil'ev, N. V. Gromkov // Automation and Remote Control. – 2010. – Vol. 72, № 11. – P. 345–352.
9. Проспекты и каталоги фирм: НТЦ МИЭТ, PCB Piesotronics, JNG, Sunstrand Data Control, DYTRAN, Hans List, Kistler Instrumente AG, Vibro-meter, Millard LTD, Motorolla JNC, AVL, Kulite, Erich Brosa.
10. Ozhikenov, K. A. Development of Technologies, Methods and Devices of the Functional Diagnostics of Microelectronic Sensors Parts and Components / K. A. Ozhikenov, P. G. Mikhailov // 13th Intenational Scientific-Technical Conference on Actual Problems of
Electronic Instrument Engineering (APEIE). – 2016. – Vol. 1. – P. 84–90.
11. Лапшин, И. О. Контроль и диагностика чувствительных элементов микроэлектронных датчиков / И. О. Лапшин, П. Г. Михайлов, Г. В. Петрунин // Университетское образование : сб. материалов XIII Междунар. науч.-метод. конф. – Пенза : ПДЗ, 2009. – С. 498–499.
12. Михайлов, П. Г. Контроль и диагностика чувствительных элементов пьезоэлектрических датчиков / П. Г. Михайлов, И. О. Лапшин, В. П. Михайлова // Контроль. Диагностика. – 2010. – № 5.
13. Михайлов, П. Г. Методы и средства функциональной диагностики сенсорных элементов и структур микроэлектронных датчиков / П. Г. Михайлов, А. П. Михайлов // Датчики и системы. – 2005. – № 10. – С. 9–11.
14. Mikhajlov, P. G. Combined temperature and pressure sensors / P. G. Mikhajlov, Z. A. Bayasilova, M. K. Baktybayev // Materiály XIII Mezinárodní vĕdecko – praktická conference «Aktuální vymoženosti vĕdy – 2017», Volume 6: Technické vĕdy. Moderních informačních technologií. Matematika. Geografie a geologie. – Praha : Education and Science. – 2017. – S. 43–47.
15. Михайлов, П. Г. Разработка датчиков физических величин с применением унифицированных чувствительных элементов и измерительных модулей / П. Г. Михайлов, А. В. Соколов, В. П. Маланин, Д. А. Сергеев // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : сб. ст. Междунар. науч.-техн. конф. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2013. – С. 231–235.
16. Соколов, А. В. Чувствительные элементы и измерительные модули датчиков давления. Вопросы стандартизации и унификации / А. В. Соколов, М. А. Чернецов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2013. – № 3. – С. 148–154.
17. Ожикенов, К. А. Узлы и компоненты микроэлектронных датчиков / К. А. Ожикенов, А. О. Касимов, А. У. Аналиева // Известия Южного федерального университета. Технические науки. – 2015. – № 3 (164). – С. 184–193.
18. Mikhajlov, P. G. Mathematical Modeling of Combined Sensor Information / P. G. Mikhajlov, Yu. N. Slesarev, V. A. Chulkov // Measuring Systems International Journal of Applied Engineering Research. – 2016. – Vol. 11, № 20. – P. 10332–10337.