Введение
1 Анализ технических характеристик, конструкций и технологий моделирования датчиков, предназначенных для экстремальных условий эксплуатации 10
1.1 Анализ сфер применения и технических характеристик датчиков, предназначенных для экстремальных условий эксплуатации 10
1.2 Использование датчиков в системах управления и контроля ракетно-космической и авиационной техники 14
1.3 Моделирование явлений и эффектов, используемых при измерении механических величин 19
1.4 Технологии и процедуры моделирования элементов и структур датчиков 24
1.5 Моделирование механических структур и устройств 32
1.6 Выбор комплекса программ для математического моделирования элементов и структур датчиков 36
Выводы по разделу 1 39
2 Моделирование элементов и структур датчиков физических величин 40
2.1 Формализация процессов моделирования элементов и структур микроэлектронных датчиков 40
2.2 Выбор базовых принципов преобразования физических величин в элементах и структурах микроэлектронных датчиков 46
2.2.1 Методы преобразования давления 47
2.2.2 Методы преобразования температуры 51
2.3 Концентрационные деформационные физико-математические модели пьезорезисторных элементов и структур 58
2.4 Моделирование пьезорезисторных чувствительных элементов и структур с использованием тензорного анализа 61
2.5 Моделирование полупроводникового чувствительного элемента с использованием электрических аналогов распределенных сенсорных структур 66
2.6 Моделирование тепловых процессов в измерительных модулях полупроводниковых датчиков 73
2.7 Методика моделирования сенсорных структур чувствительных элементов МЭД с использованием схемно-алгоритмических способов компенсации температурных погрешностей 80 Выводы по разделу 2 86
3 Разработка численных методов и алгоритмов моделирования чувствительных элементов и измерительных модулей датчиков физических величин 87
3.1 Методы численного моделирования тепловых полей полупроводни кового чувствительного элемента микроэлектронного датчика 88
3.1.1 Моделирование распределения температуры на поверхности упругого элемента 88
3.1.2 Численное математическое моделирование статических и динамических тепловых полей в пьезорезисторных чувствительных элементах 90
3.2 Методы численного моделирования прочностных характеристик полупроводникового чувствительного элемента микроэлектронного датчика статико-динамических давлений 96
3.2.1 Моделирование прочности упругого элемента 96
3.2.2 Моделирование распределения механических напряжений по поверхности ПЧЭ и изменения сопротивления пьезорезисторов 100
112
3.3 Моделирование сложных многоэлементных пьезорезистивных структур 105
3.4 Синтез структурных моделей и формул преобразования многозвенных измерительных преобразователей
3.5 Моделирование информационно-энергетических характеристик датчиков 115
3.6 Математическое моделирование узлов и блоков датчика быстропе-ременных давлений 119
3.6.1 Построение физической модели датчика давления 120
3.6.2 Моделирование блоков датчика быстропеременного давления 121
Выводы по разделу 3 124
4 Комплекс программ математического моделирования чувствительных элементов и измерительных модулей датчиков давления 126
4.1 Программы моделирования чувствительных элементов и измерительных модулей 126
4.2 Комплекс программ моделирования емкостного ЧЭ датчика дифференциального давления 128
4.3 Программа моделирования процесса формообразования ЧЭ 135
Выводы по разделу 4 146
Основные результаты и выводы 147
Список сокращений 148
Список литературы
