Регистрация / Вход
Прислать материал

"Исследование путей совершенствования акселерометров, датчиков угловой скорости, магнитометров и датчиков давления на основе новых физических принципов и новых технологий приборостроения для навигационных систем, систем управления и контроля"

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0466
Организация
АО "НИИФИ"

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
30.09.2009 - 15.12.2009
Проведен анализ научно-технической и патентной литературы, позволивший выявить информацию о существовании от 400 до 600 физических принципов, относящихся к различным разделам классической и квантовой физики, которые могут быть использованы для построения преобразователей различных физических величин.
Проведено исследование базы данных физических принципов действия датчиков ускорения, давления, угловой скорости и магнитометров. Установлено, что в настоящее время в разработках и серийном производстве указанных датчиков используется 19 принципов действия, из которых к числу перспективных можно отнести не более 6.
Исследована структура базы данных принципов действия датчиков. Установлено, что для датчиков ускорения, давления, угловой скорости и магнитного поля указанная структура является базой данных систем или совокупности ПД.
Определены условия ограничения базы данных, которые заключаются в учете специфики условий эксплуатации в исследуемой области и учете вида физических величин, подлежащих измерению и преобразованию.
Обоснованы основные классификационные признаки новых принципов действия, использование которых возможно в датчиках механических и электрических величин.
В настоящее время к числу перспективных принципов действия для измерения механических величин можно отнести электростатические, пьезоэлектрические, тензорезистивные методы. На дальнюю перспективу можно считать приемлемым использование углеродных нанотрубок и туннельного эффекта.
К числу перспективных методов измерения параметров магнитного поля можно отнести использование эффекта гигантского магнитного сопротивления.
Несмотря на то, что возможности МЭМС- и МСТ-технологий будут эффективно использоваться не менее 10 лет, к 2020 году прогнозируется широкое распространение технологий микрооптических электромеханических систем (МОЭМС).
Разработаны рекомендации по внедрению наиболее перспективных принципов действия в акселерометры, датчики угловой скорости, магнитометры и датчики давления, предусматривающие
- исследования и разработку датчиков давления и ускорения на основе карбида кремния, туннельного эффекта и углеродных нанотрубок;
- исследования и разработку принципы, основанные на использовании эффекта гигантского магнитного сопротивления для построения миниатюрных магнитометров;
- разработку конструктивно-технологических решений по созданию волоконно-оптических датчиков давления, ускорения, ДУС и магнитометров на новых принципах волоконной оптики. Перспективы радикального совершенствования датчиков в этом случае связаны с исключением из их состава вибрирующих структур с емкостным токосъемом и возможностью реализации чисто твердотельных элементов навигационных систем с оптическим съемом информации.
Новизна проведенной работы определяется разработкой принципов построения базы данных и классификационных признаков новых принципов действия, один из которых впервые определяется по степени совместимости конструктивных решений датчика с новыми технологиями.
Методология проведения работы основана на подборе, анализе и систематизации технической и патентной литературы по направлению принципов действия датчика и применяемых в них эффектов. При ее выполнении также использовались методы теории измерительных цепей, теории погрешностей, теории динамических измерений и методологии проектирования датчиков механических и магнитных величин.
Развернуть
2
01.01.2010 - 30.06.2010
2.1 Разработка КД на экспериментальные образцы ЧЭ акселерометров, датчиков угловой скорости. магнитометров и датчиков давления с применением новых физических принципов.
2.2 Разработка математических моделей ЧЭ на выбранных методах преобразования.
2.3 Разработка программы экспериментальных исследований.
2.4 Изготовление экспериментальных образцов ЧЭ.
Развернуть
3
01.07.2010 - 12.12.2010
На этапе 3 выполнены следующие работы:
- Экспериментальные исследования ЧЭ.
- Уточнение математических моделей ЧЭ по результатам экспериментальных исследований.
- Разработка рекомендаций по корректировке КД на ЧЭ.
- Разработка математических моделей метрологических характеристик устройств в целом.
- Разработка уточненной КД экспериментального образца акселерометров, датчиков угловой скорости, магнитометров и датчиков давления на новых физических принципах, включая КД электронных преобразователей.
- Разработка научно – методических материалов:
Методики экспериментального исследования негативных физических эффектов, сопутствующих реализации новых физических принципов и технологий;
Методики создания математических моделей негативного влияния сопутствующих физических эффектов;
Способы выявления элементов моделей, уменьшение значимости которых определяет пути совершенствованию датчиков.
Развернуть
4
01.01.2011 - 20.09.2011
На этапе 4 выполнены следующие работы:
- Изготовление макетов акселерометров, датчиков угловой скорости, магнитометров и датчиков давления на новых физических принципах по уточненной КД.
- Разработка методик выполнения измерений для проведения испытаний
- Проведение испытаний макетов акселерометров, датчиков угловой скорости, магнитометров и датчиков давления на новых физических принципах по уточненной КД.
- Разработка научно- методических материалов к новому учебно-методическому комплексу, отражающему особенности реализации новых физических принципов преобразования механических и электрических величин с применением новых технологий изготовления.
- Проведение технико-экономической оценки результатов НИР
- Подготовка итогового отчёта по НИР.
- Разработка программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Тема
Исследование перспективных конструкций и технологических принципов формирования оптоэлектронных приборов нового поколения (кремниевый фотоэлектрический датчик давления).
Продолжительность работ
2013 - 2015, 25 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка активных датчиков регистрации, измерения, управления и контроля нано- и микровибрации для вибродиагностики технических систем и сейсмокардиографии
Продолжительность работ
2017 - 2018, 14 мес.
Бюджетные средства
29 млн
Количество заявок
0
Тема
НК-430П Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлениям: «Приборостроение, основанное на новых физических принципах», «Многофункциональное приборостроение для промышленных систем управления» в рамках мероприятия 1.2.2 Программы
Продолжительность работ
2009 - 2011, 25 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
37
Тема
НК-394П Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлениям: «Приборостроение, основанное на новых физических принципах», «Многофункциональное приборостроение для промышленных систем управления» в рамках мероприятия 1.3.2 Программы
Продолжительность работ
2009 - 2010, 13 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
20
Тема
НК-417П Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлениям: «Приборостроение, основанное на новых физических принципах», «Многофункциональное приборостроение для промышленных систем управления» в рамках мероприятия 1.2.1 Программы
Продолжительность работ
2009 - 2011, 25 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
43