Введение
Глава 1. Анализ состояния, тенденций развития и методов концептуального проектирования современных преобразователей 19
1.1. Анализ состояния и тенденций развития современных преобразователей 19
1.2. Обзор методов поискового проектирования преобразователей 22
1.2.1. Комбинаторный метод поиска принципов действия 24
1.2.2. Метод конструирования Коллера 26
1.2.3. Компьютерные методы поискового проектирования . 28
1.2.5. Обзор работ по применению систематизированных физических знаний 37
1.2.6. Моделирование и автоматизированное использование структурированных физических знаний 42
1.2.7. Анализ методов поискового проектирования ЧЭ 45
1.3. Обзор областей применения теории фракталов 46
Выводы по первой главе 50
Глава 2. Концепция моделирования физического принципа действия ЧЭД на основе фрактального подхода к описанию явлений и процессов 53
2.1 Основные понятия концепции 53
2.2. Система типовых элементарных соединений звеньев 55
2.3. Концептуальные модели функциональных фракталов преобразователей на основе принципов нежесткого и жесткого самоподобия 56
2.4. Комплексный метод идентификации функционального фрактала на основе ретроспективной и текущей информации по преобразователям различных
физических величин 61
2.5. Алгоритм итерационного построения функционального фрактала по ЭИМЦ преобразователя 63
2.6. Система критериев качества для сравнительной оценки разрабатываемых фрактальные моделей физического ФПД преобразователей 64
2.6.1. Метод расчета диапазона измерения функционального фрактала 65
2.6.2. Метод расчета нелинейности измерения функционального фрактала 72
2.7. Рекурсивный алгоритм расчета критериев качества функционального фрактала 73
2.8. Выбор класса преобразователей для реализации теоретических положений. 75
2.8.1. Микроэлектронные датчики 75
2.8.2. Волоконно-оптические датчики 78
Выводы,по второй главе 79
Глава 3. Моделирование упругих преобразователей механических величин на основе фрактального описания их ФПД 82
3.1. Реализация первого этапа комплексного метода идентификации функционального фрактала на основе ретроспективной и текущей информации по упругим чувствительным элементам микроэлектронных датчиков давления 83
3.1.1. Анализ методов достижения требуемых эксплуатационных характеристик 83
3.1.2. Классификация упругих элементов преобразователей в микроисполнении . 89
3.1.3. Общие сведения о мембранах 97
3.1.4. Обзор методов расчета плоской мембраны 98
3.2. Реализация второго этапа комплексного метода идентификации функционального фрактала — энерго-информационное моделирование деформации упругих элементов преобразователей 101
3.2.1. ПСС упругих элементов преобразователей 101
3.2.2. Параметрические структурные схемы плоских мембран 102
3.2.3. ПСС плоской мембраны как линия с распределенными параметрами 105
3.2.4. ПСС плоской мембраны как линии с распределенными параметрами, нагруженной сосредоточенным в центре усилием 107
3.2.5. ПСС плоской мембраны как линии с распределенными параметрами, нагруженной гидравлическим или пневматическим давлением 109
3.2.6. ПСС плоской мембраны как линии с распределенными параметрами, нагруженной гидравлическим или пневматическим давлением и сосредоточенным в центре усилием 112
3.2.7. Определение величин и параметров ПСС плоской мембраны из изотропного материала 113
3.2.8. Определение величин и параметров ПСС плоской мембраны из анизотропного материала 124
3.3. Реализация третьего этапа комплексного метода идентификации функционального фрактала — идентификация самоподобных структур ФПД
упругих элементов преобразователей и построения на их основе функциональных фракталов 130
3.3.1. Расчет выходных параметров лини с распределенными параметрами и величинами 130
3.3.2. Разработка универсального образующего элемента лини с распределенными параметрами и величинами 136
3.3.3. Численный метод расчета выходных параметров линии с распределенными параметрами и распределенными величинами на основе использования матриц с элементами фрактальной структуры 138
3.3.4. Вывод расчетных соотношений для определения погрешности лини с распределенными параметрами и величинами 148
3.3.5. Вывод расчетных соотношений для определения чувствительности лини с распределенными параметрами и величинами 151
Выводы по третьей главе 154
Глава 4. Моделирование волоконно-оптических датчиков давления на основе фрактального описания ФПД 156
4.1. Реализация первого этапа комплексного метода идентификации функционального фрактала на основе ретроспективной и текущей информации по волоконно-оптическим датчикам 156
4.1.1. Физический принцип действия волоконно-оптических преобразователей.. 159
4.1.2. Волоконно-оптические датчики фазовой модуляции 160
4.2. Реализация второго этапа комплексного метода идентификации функционального фрактала — энерго-информационное моделирование по волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции 162
4.2.1. Разработка энерго-информационной моделей внутрицепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции 162
4.2.2. Разработка энерго-информационной моделей межцепных преобразований в волоконно-оптических датчиках фазовой модуляции 165
4.3. Реализация третьего этапа комплексного метода идентификации функционального фрактала — идентификация самоподобных структур ФПД волоконно-оптических датчиков фазовой модуляции давления и построения на
их основе функциональных фракталов 170
Выводы по четвертой главе 171
Глава 5. Практическая реализация теоретических исследований 172
5.1. Программа расчета эксплуатационных характеристик элементов преобразователей сложной структуры 173
5.2. Алгоритмы структурно-параметрического синтеза новых технических решений 1741
5.2.1. Синтез многофункциональных датчиков на основе построения топограмм 174
5.2.2. Блочно-иерархический синтез ФПД преобразователей 190
5.3. Оптимизация ФПД новых технических решений 192
5.4. Автоматизированная система синтеза новых технических решений 198
5.5. Инженерная методика расчета деформации плоской мембраны на основе итерационных процедур 200
5.6. Итерационный алгоритм расчета деформации плоской мембраны на ЭВМ 202
5.7. Инженерная методика расчета деформации плоской мембраны на основе численного метода расчета линии с распрделенными параметрами и распределенными величинами на основе использования матриц с элементами фрактальной структуры 208
5.8. Система автоматизированного расчета микроэлектронных датчиков давления 210
5.9. Оптимизация топологии тензорезисторов на поверхности полупроводниковой плоской мембраны 211
5.10. Внедрение результатов исследования 213
Выводы по пятой главе 214
Глава 6. Проверка адекватности разработанных моделей 217
6.1. Проверка адекватности моделей на этапе поискового проектиования. Синтез новых технических решений 218
Результат реализации задания на синтез №1 219
Результат реализации задания на синтез №2 220
Результат реализации задания на синтез №3 223
Результат реализации задания на синтез №4 236
6.2. Анализ погрешности расчета упругой линии с распределенными параметрами методом ПСС по сравнению с классическим методом 243
6.3.Анализ погрешности расчета упругой линии с распределенными параметрами и распределенными величинами на основе разработанной модели 253
6.3.1. Анализ погрешности расчета упругой линии с распределенными параметрами и распределенными величинами на основе разработанной модели для мембраны из материала с анизотропными свойствами 254
6.3.2 Анализ погрешности расчета упругой линии с распределенными параметрами и распределенными величинами на основе разработанной модели для мембраны из материала с анизотропными свойствами 258
Выводы по шестой главе 260
Заключение 264
Библиографический список использованной литературы 276
Список сокращений 320
