
- •Учебно - методический комплекс
- •Наименование тем лекционных занятий
- •Лабораторные работы по дисциплине
- •Методические указания к изучению дисциплины
- •Структура учебного курса
- •Глава 1. Особенности датчиковой аппаратуры
- •1.1. Понятие «датчик». Классификация датчиков
- •1.2. Характеристики датчиков
- •1.3. Метрологическое обеспечение датчиков
- •Температура
- •1.4. Принципы выбора датчиков
- •Глава 2. Принципы преобразования в датчиках
- •2.1. Реостатные преобразователи
- •2.2. Индуктивные и трансформаторные преобразователи
- •2.3. Струнные и стержневые преобразователи
- •2.4. Ультразвуковые преобразователи
- •Скорость распространения в твердом теле
- •2.5. Индукционные преобразователи
- •2.6. Термоэлектрические преобразователи
- •2.7. Пьезоэлектрические преобразователи
- •2.8. Преобразователи с устройствами пространственного кодирования
- •2.9. Гироскопические приборы и устройства
- •2.9.1. Трехстепенные гироскопы
- •2.9.2. Двухстепенные гироскопы
- •Глава 3. Волоконно-оптические датчики
- •3.1. Взаимодействие оптического излучения с оптическими средами
- •3.2. Принципы преобразования в волоконно-оптических датчиках физических величин
- •3.3. Амплитудные вод (вод с модуляцией интенсивности)
- •3.4. Волоконно-оптические датчики поляризационного типа
- •3.5. Волоконно-оптические датчики на основе микромеханических резонаторов, возбуждаемых светом
- •3.6. Характеристики микрорезонаторных вод физических величин
- •3.7. Оптическое мультиплексирование вод физических величин
- •3.8. Волоконно-оптические гироскопы
- •3.9. Оптические элементы, используемые в волоконно-оптических датчиках
- •Глава 4. Особенности проектирования датчиков давления
- •4.1. Задачи измерения давления
- •4.2. Принципы построения аналоговых и дискретных датчиков давления
- •4.3. Воздействие влияющих факторов на датчики давления
- •4.4. Динамические погрешности при измерении переменных давлений
- •4.5. Особенности эксплуатации и монтажа датчиков давления
- •Глава 5. Датчики температуры и тепловых потоков
- •5.1. Физические основы температурных измерений
- •Значения длин волн, соответствующих спектральному максимуму излучения и полная спектральная светимость для различных температур абсолютно черного тела
- •5.2. Погрешности температурных измерений контактными датчиками
- •5.3. Основные задачи измерений тепловых потоков
- •5.4. Классификация датчиков теплового потока
- •5.5. Физические модели «тепловых» датчиков теплового потока
- •5.6. Бесконтактные измерители температуры
- •5.7. Тепловые фотоприемники
- •5.8. Применение пироэлектриков
- •Глава 6. Компоненты и датчики, управляемые магнитным полем
- •6.1. Магнитоупругие преобразователи
- •6.2. Гальваномагниторекомбинационные преобразователи
- •6.3. Датчики Виганда
- •Глава 7. Особенности проектирования и применения биологических, химических, медицинских датчиков
- •7.1. Биосенсоры
- •7.2. Датчики газового состава
- •7.3. Химические измерения
- •7.4. Медицинские датчики
- •Глава 8 «интеллектуальные» датчики
- •8.1. Особенности «интеллектуальных» датчиков физических величин
- •8.2. Функциональные возможности и требования, предъявляемые к «интеллектуальным» датчикам
- •8.3. Микропроцессорные модули для интеллектуальной обработки информации
- •8.4. Измерительный канал «интеллектуальных» датчиков
- •8.5. Основные критерии выбора микроконтроллера
- •8.6. Универсальный интерфейс преобразователя
- •8.7 Стандартизация интерфейсов «интеллектуальных» датчиков (семейство ieee р 1451)
- •8.8. Коррекция ошибок в «интеллектуальных» датчиках
- •8.9. Перспективы разработки и производства изделий интеллектуальной микросенсорики в Республике Беларусь
- •8.10. Примеры реализации «интеллектуализации» датчиков
- •Глава 9. Сопряжение преобразователей с измерительной аппаратурой
- •9.1. Схемы соединений измерительных преобразователей
- •9.2. Температурная компенсация тензометров
- •9.3. Температурная компенсация с помощью мостовых схем
- •9.4. Установка тензометров
- •9.5. Шумы
- •9.6. Защитные кольца
- •9.7. Случайные шумы
- •9.8. Коэффициент шума
- •Глава 10 особенности исполнения и испытаний датчиков
- •10.1. Исполнение в зависимости от воздействия климатических факторов внешней среды
- •10.2. Исполнение в зависимости от степени защиты от воздействия твердых тел (пыли) и пресной воды
- •10.3. Исполнение в зависимости от устойчивости к воздействию синусоидальной вибрации
- •10.4. Надежность датчиков
- •Литература
- •Содержание
- •Глава 1. Особенности датчиковой аппаратуры 81
- •Глава 2. Принципы преобразования в датчиках 110
- •2.9.1. Трехстепенные гироскопы 171
- •2.9.1.6. Вибрационный гироскоп 176
- •2.9.2. Двухстепенные гироскопы 177
- •Глава 3. Волоконно-оптические датчики 182
- •Глава 4. Особенности проектирования
- •Глава 5. Датчики температуры и
- •Глава 6. Компоненты и датчики,
- •Глава 7. Особенности проектирования
- •Глава 8 «интеллектуальные» датчики 347
- •Глава 9. Сопряжение преобразователей
- •Глава 10 особенности исполнения и
Литература
К главе 1
Датчики теплотехнических и механических параметров: Справочник. В 3 т. Т. 1 (кн. 1) / Под общ. ред. Ю.Н. Коптева; под ред. Е.Е. Богдатьева, А.В. Гориша, Я.В. Малкова. – М.: ИПРЖР, 1998.
Како Н., Ямаке Я. Датчики и микро-ЭВМ.– Л.: Энергоатомиздат, 1989.
Осипович Л.А. Датчики физических величин. – М.: Машиностроение, 1979.– 158 с.
Датчики теплотехнических и механических величин. Справочник / А.Ю. Кузин, П.П. Мальцев и др.– М.: Энергоатомиздат ,1996.
Новицкий П.В. Основы информационной теории измерительных устройств. – Л.: Энергия, 1968.
Патричный В.А., Сире А.Ш. Цифровые тенденции развития методов и средств измерений.– М.: Изд-во стандартов, 1994.
Храменков В.Н. Метрологические испытания – основа разработки специальных измерительных приборов // Успехи современной радиоэлектроники, 1996, № 8, с. 99–100.
Метрологическая база НПО измерительной техники / В.П. Сумский, О.В. Воронин, В.С. Дворников, В.Н. Старостин // Успехи современной радиоэлектроники, 1996, № 8, с. 127–129.
К главе 2
Белевцев А.Т. Потенциометры.– М.: Мшиностроение, 1969.
httр://www.micromech.ru/inductive.htm
Туричин А.В. Электрические измерения неэлектрических величин.– М.: Машиностроение, 1966.
Проектирование датчиков для измерения механических величин / Под ред. Е.П. Осадчего.– М.: Машиностроение, 1979.
Эткин Л.Г. Вибрационные динамометры // Измерительная техника, 1961, № 12, с. 10–12.
Иванова Н.И., Доржиев Д.Д., Михайлов А.Г. Элементы систем управления. Конспект лекций. Ч.3.– М.: МЛТИ, 1976.
Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике.– М.: Изд-во ИЛ, 1957.
Пульер Ю.М. Индукционные электромеханические элементы вычислительных и дистанционно - следящих систем.– М.: Машиностроение, 1964.
Изучение устройства, принципа действия термоэлектрических преобразователей. Website: http://www.asp.tstu.ru/tfs/new/1/index.htm
Термоэлектрические преобразователи. Website: http://www.polymer.tstu.ru/public/dattemp/index.html
Енохович А.С. Справочник по физике.– М.: Просвещение, 1990.–384 с.
Болванович Э.И. Полупроводниковые пленки и миниатюрные измерительные преобразователи.– Мн.: Наука и техника, 1981.
Киреев П.С. Физика полупроводников.– М.: Высшая школа, 1969.
Панич А.Е., Куприянов М.Ф. Физика и технология сегнетокерамики. – Ростов на Дону.: Изд-во РГУ, 1989.
Харкевич А.А. Избранные труды в 3 т. Т.1. Теория электроакустических преобразований. Волновые процессы. – М.: Наука, 1973.
Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин: измерительные преобразователи. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1983. – 320 с.
Гиттис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств.– М.–Л.: Госэнергоиздат, 1961.
Домрачеев В.Г., Мейко Б.С. Цифровые преобразователи угла.– М.: Изд-во стандартов, 1984.
Боднер В.А., Алферов А.В. Измерительные приборы.– М.: Изд-во стандартов, 1987.
Пельпор Д.С. Гироскопические системы ориентации и стабилизации.– М.: Машиностроение, 1982.
Пельпор Д.С. Динамические настраиваемые гироскопы.– М.: Машиностроение, 1988.
К главе 3
Шевцов Э.А. и др. Фотоприемные устройства волоконно-оптических систем передачи.– М.: Радио и связь, 1992.
Волоконная оптика в приборостроении / М.М. Бутусов, С.Л. Галкин, С.П. Оробинский, Б.П. Пал; под общ. ред. М.М. Бутусова – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987.
Алексененко М.Д и др. Микроэлектронные фотоприемные устройства.– М.: Энергоатомиздат, 1984.
Пароль Н.В. и др. Фоточувствительные приборы и их применение.– М.: Радио и связь, 1991.
Бейлина Р.А., Грозберг Ю.Г., Довгяло Д.А. Микроэлектронные датчики: Учеб. пособие для вузов.– Новополоцк: ПГУ, 2001.– 308 с.
Бусурин В.И., Носов Ю.Р. Волоконно-оптические датчики: физические основы, вопросы расчета и применения.– М.: Энергоатомиздат, 1990.
Окоси Т. и др. Волоконно-оптические датчики. (Пер с япон.) – Л.: Энергоатомиздат, 1990.
Зак Е.А. Волоконно-оптические преобразователи с внешней модуляцией.– М.: Энергоатомиздат, 1988.
Автоколебания в системе волоконный лазер – микрорезонатор / Ю.Н. Коптев, В.Д. Бурков, А.В. Гориш, Ф.А. Егоров // Электромагнитные волны и электронные системы, 1997, № 1, с. 31–38.
Возбуждение автоколебаний составных микрорезонаторов, включенных в цепь оптической обратной связи волоконного лазера / В.Д. Бурков, А.В. Гориш, Ю.Н. Коптев, Д.П. Трегуб // Электромагнитные волны и электронные системы, 1997, № 1, с. 39–42.
Шереметьев А.М. Волоконно-оптический гироскоп.– М.: Радио и связь, 1987.
Волоконно-оптический гироскоп с эрбиевым источником /усилителем излучения / Э.И. Алексеев, Е.Н. Базаров, В.П. Гапонцев и др. // Зарубежная радиоэлектроника, 1996, № 8, с. 112–115.
Ионов А.Д. Статистически нерегулярные оптические и электрические кабели связи.– Томск: Радио и связь, 1990.
Федоров Б.Ф. Оптический квантовый гироскоп.– М.: Машиностроение, 1973.
http://www.vimi.ru
http://www.sbras.ru/win/sbras/rep/2001/fmn/fmn1.html
К главе 4
Андреева Л.Е. Упругие элементы приборов.– М.: Машиностроение, 1981.– 391 с.
Довгяло Д.А., Борисенко В.Е. Датчики быстропеременных давлений с микроэлектронным преобразователем Холла // Радиотехника и электроника.– 1999. Вып. 24, с. 190–194.
Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник.– 4-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1989.– 701 с.
Мембранные и сильфонные приборы. Website: httр://www.asp.tstu.ru/rus/еl_uch/metrolog/texts/NonElect/Pressure/G13/M_S_Pri.htm
Упругие элементы датчиков механических величин: Учеб. пособие для вузов / А.И. Тихонов, И.Н. Гонтарь, А.И. Воячек, Н.И. Волчихина; Под ред. Е.П. Осадчего.– Пенза: Пенз. политехн. ин-т., 1988.– 116 с.
Корсунов В.П. Упругие чувствительные элементы.–.Саратов: Саратовский ун-т, 1980.– С. 6–34.
Иванова Н.И., Смирнов В.А. Конспект лекций по курсу «Элементы систем управления».– М.: МЛТИ, ч.1, 1973.
Федяков Е.М., Колтаков В.К., Багдатьев Е.Е. Измерение переменных жавлений.– М.: Изд-во стандартов, 1982.
Ж. Аш и др. Датчики измерительных систем.– М.: Мир, Т. 2, 1992.
Шеренко А.П., Глухов А.Н., Пеанзин В.С. Определение динамических характеристик задемпфированных датчиков давления // Приборы и системы управления, 1971, № 3, с. 16–18.
К главе 5
Берин А.Г. Теплофизические свойства твердых тел при высоких температурах.– М.: Изд-во стандартов, 1969.
Гордов А.Н. Основы пирометрии.– М.: Металлургия, 1971.
Ярышев Н.А. Теоретические основы измерения нестационарных температур.– М.: Энергия, 1967.
Точность контактных методов измерения температуры / А.Н. Гордов, Я.В. Малков, Н.А. Ярышев, Н.Н. Эргард– М.: Изд-во стандартов, 1976.
Пинчевский А.Д. Оптимизация динамических характеристик термопреобразователей погружения.– М.: Изд-во стандартов, 1976.
Геращенко О.А. Основы теплометрии.– Киев: Навукова думка, 1971.
Лыков А.В. Теория теплопроводности.– М.: Высшая школа, 1967.
Вавилов В.П. Тепловые методы неразрушающего контроля. Справочник.– М.: Машиностроение, 1991.
Тихонов 1А.П., Арсенин В.Я, Тимонов А.А. Математические задачи компьютерной томографии.– М.: Наука, 1987.
Кандыба В.В. // ПСУ, 1971, № 1, с. 20–23.
Бельский О.И., Саяпина В.И. // Оптические методы измерения температур в металлургии. Теория, системы, элементы.– М.: Наука, 1979, с. 105–109.
Бельский О.И. Объективные методы пирометрии излучения металлов.– М.: Наука, 1976, с.73–79.
Зуев Е.В. Распространение видимых и инфракрасных лучей в атмосфере.– М.: Сов. радио, 1970.
http://www.kryotherm.ru/r_advant.htm
http://www.sturman.ru/article/info/
К главе 6
http://dddsod.narod.ru/book/book42.files
http://td.ru
http://sakura.ua
http://www.mibif.ru/library/lessons/Kulikov
Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин: измерительные преобразователи.– Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983. – 320 с.
Виглеб Г. Датчики. Устройство и применение (Пер. с нем.) – М.: Мир, 1989.
К главе 7
Варфоломеев С.Д. Биосенсоры // Соросовский образовательный журнал.– 1997. –№ 1. –С. 47–50.
Евдокимов Ю.М. Биосенсоры на основе одно- и двухцепочных нуклеиновых кислот // Сенсорные системы.–1998.–Т. 12. Вып. 1. С. 5 –21.
Иванова В.И. Как работают ферменты // Соросовский образовательный журнал.– 1996.– № 9. С. 17–21.
Чернова Н.Н. Ферменты в клетке и пробирке // Соросовский образовательный журнал.– 1996. –№ 5. –С. 33-36.
Березова Т.Т. Применение ферментов в медицине // Соросовский образовательный журнал. –1996.– № 3.– С. 18–24.
Биосенсоры: основы и приложения / Под ред. Э. Тернера.– М.: Мир, 1992.– 614 с.
http://www.kwertymed.narod.ru
Dark L.C., Lyons C. Enzyme electrodes // Ann. N.Y. Acad. Sci., 1962, V. 102. P. 295.
http://www.enzyme.chem.msu.ru/biosens
http://www.biosens.ibpm.serpukhov.su
http://www.chem.kcn.ru
Сенсорные системы. –1997.– № 4; 1998. № 1.
http://www.ictc.ru/R_42.htm
http://www.ibmh.msk.su/vivovoco/VV/JOURNAL/VRAN/BIOS.HTM
Березкин В.Г., Алишоев В.Р., Немировская И.Б. Газовая хроматография в химии полимеров.– М.: Наука, 1972.– 287 с.
Геращенко С.И. Джоульметрия и джоульметрические системы: теория и приложение.– Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000.
Жуховицкий А.А., Туркельтауб Н.М. Газовая хроматография.– М.: Гостоптехиздат, 1962, 240 с.
Кирхнер Ю. Тонкослойная хроматография. В 2 т.– М.: Мир, 1981, т. 1, 615 с., т. 2, 523 с.
Будников Г.К., Майстренко В.Н., Муринов Ю.И. Вольтамперометрия с модифицированными ультрамикроэлектродами.– М.: Наука, 1994.– 239 с.
Сакодынский К.И., Киселев А.В., Иогансен А.В. и др. Физико–химическое применение газовой хроматографии.– М.: Химия, 1973.– 254 с.
Бриндли К. Измерительные преобразователи (Пер. с англ.)– М.: Энергоатомиздат, 1991.
Минкин Р.Б., Павлов Ю.Д. Электрокардиография и фонокардиография. Изд. 2-е, перераб. и дополн.– Л.: Медицина, 1988.– 256 с.
К главе 8
James Shin Young Architecture of smart // Distributed sensor systems, 1996, №1.
Герасимов А.И., Тюрин М.В. Особенности построения распределенных измерительных систем на основе отечественной и зарубежной датчико - преобразующей аппаратуры / Материалы МНТК «Датчик–1998», Гурзуф, 1998.
Герасимов А.И., Дробиков В.Н., Тюрин М.В. Микропроцессорные преобразователи датчиков физических величин / Материалы МНТК «Датчик-2000», Судак, 2000.
Отделение микромашинных продуктов в Кембридже: http://www.analog.com/iMEMS
Cтраничка фирмы Hewlett-Packard: http://www.hpie.com
Страничка фирмы Analog Devices, технология MicroConverterTM: http://www.analog.com/iMEMS/markets/industrial/ieee.html
Морозов Д.В., Мельников В.П. Архитектура интеллектуальных распределенных сенсорных систем // Материалы МНТК «Датчик-2000», Судак, 2000.
Analogic. Data сonversion сomponent сatalog.
Analog Devices. System applications guid.
Machine design proven american's most useful design engineering magazin. February, 1995.– p.156.
Microcomputer analog I/O systems. Catalog applications reference data translation.–1991.– p. 192.
Цветков Э.И. Процессорные измерительные средства.– Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1989.– 224 с.
Демченко А.И., Потапов А.С. Датчики для автотракторной техники // Тез. Докл. IX МНТК «Датчик-97» с участием зарубежных специалистов. Под ред. В.Н. Азарова.– М.: МГИЭМ, 1997, С. 224–225.
Национальная лаборатория Oak Ridge (отображена вся деятельность, связанная с семейством стандартов Р1451): http://www.ic.ornl.gov/pl451/pl451.html
http://www.elecdev.com
http://mems.mcnc.org
http://timacmp.imag.fr/CMP/CMP.html
http://www.msol.co.ip
http://www.nist.gov
http://129.6.36.211/Home/P1451/ieee.htm
Хитько В.И., Демченко А.И., Ковалев А.А., Мельников В.П. Перспективы разработки и производства изделий интеллектуальной микросенсорики в Республике Беларусь // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления. Материалы XIV Научно-технич. конф. с участием зарубежных специалистов.– М.: МГИЭМ, 2002.
http://gsp.lsk.kz/4/20.htm
http://www.altonika.ru/publications.php?raz=view&id=18
http://blackbug.spb.ru/catalogue/access/vg_61.shtml
http://www.industrialauto.ru/equipmnt/sensors/kay-ray