Датчики и актюаторы

2.1. История возникновения и развития элементной базы микросенсорной (датчиковой) техники.

2.2. Классификация компонентов микросистемной техники по функциональному назначению и принципу действия.

2.3. Классификация сенсоров (датчиков): назначение, вид преобразования, условия эксплуатации. Характеристики сенсоров (датчиков): диапазон измерения, чувствительность, точность, линейность, селективность. Погрешности измерений: температурный и временной дрейф параметров, шумы. Стандартизация и сертификация сенсоров (датчиков).

2.4. Основные физические эффекты и свойства, лежащие в основе построения датчиковой аппаратуры. Упругие, механические свойства различных сред.

2.5. Основные физические эффекты и свойства, лежащие в основе построения датчиковой аппаратуры. Тепловые, электрические свойства различных сред.

2.6. Основные физические эффекты и свойства, лежащие в основе построения датчиковой аппаратуры. Полупроводниковые свойства различных сред.

2.7. Основные физические эффекты и свойства, лежащие в основе построения датчиковой аппаратуры. Диэлектрические свойства различных сред.

2.8. Основные физические эффекты и свойства, лежащие в основе построения датчиковой аппаратуры. Магнитные свойства различных сред.

2.9. Основные физические эффекты и свойства, лежащие в основе построения датчиковой аппаратуры. Оптические свойства различных сред.

2.10. Микромеханические сенсоры. Механические конструкции: объемные, мембранные, балочные, струнные.

2.11. Виды преобразователей: пьезоэлектрические, тензорезистивные, емкостные.

2.12. Датчики на основе микромеханических преобразователей: давления, расхода, пульсаций, смещения, силы, ускорения, крена, микрогироскопы, микрофоны.

2.13. Термоэлектрические сенсоры. Терморезистивные, термоэлектрические, термомеханические, пироэлектрические преобразователи.

2.14. Датчики: температуры, потока, уровня жидкости, вакуума; термопары, анемометры, болометры, термисторы, кондуктометры.

2.15. Оптические сенсоры: фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фотосчетчики.

2.16. Датчики: светового потока (энергетические, спектральные), оптического поглощения, смещения, положения.

2.17. Магнитоэлектрические сенсоры: индуктивные преобразователи, магниторезисторы, магнитотранзисторы; датчики магнитного поля.

2.18. Химические сенсоры: электрохимические, термокаталитические, адсорбционные преобразователи; датчики состава жидкостей и газов; датчики влажности.

2.19. Биологические сенсоры.

2.20. Микромеханические приводы движения: пьезоэлектрические, емкостные, термомеханические, электромагнитные, пневматические актюаторы.

2.21. Устройства микросмещения, микропозиционирования, микрозахвата. Микро- и наноманипуляторы.

2.22. Термоактюаторы: микронагреватели, микрохолодильники.

2.23. Микроизлучатели: микроглабары, светодиоды, полупроводниковые лазеры.

II. Дополнительные вопросы и задания для проверки уровня сформированности компетенций

1. Подготовить краткую статью объемом 2-3 стр. по одному из вопросов программы.

2. Привести схему отчета по ГОСТ по одной из проблем программы.

3. Подготовить ответ по одному из вопросов программы в виде обзора литературы.

4. Сформулировать актуальные задачи, которыми занимаются в последние годы специалисты в области радиофизики и создания новых функциональных материалов для радиофизики и электроники.

5. Предложить проект заявки на патент по одной из проблематик изучаемых курсов.

Литература

Основная:

1. А.Ф. Котюк. Датчики в современных ихмерениях. М.: Радио и связь, 2006.

2. В. Шарапов, М. Мусиенко, Е. Шарапова. Пьезоэлектрические датчики. М.: Техносфера., 2006.

3. К. С. Александров, Б.П. Сорокин, С.М. Бурков. Эффективные пьезоэлектрические кристаллы для акустоэлектроники, пьезотехники и сенсоров. Нососибирск, Изд. СО РАН, Т.1 и Т.2, 2007.

4. Р.Г. Джексон. Новейшие датчики.. М.: Техносфера., 2007.

5. Грушвицкий Р. И., and Мурсаев А. Х. Проектирование систем на микросхемах программируемой логики, 2002

6. Суворова Е., Шейнин Ю. Проектирование цифровых систем на VHDL. — СПб.: BHV, 2003.

7. Бибило П.Н. Основы языка VHDL. — М.: Солон-Р, 2002

Дополнительная:

1. А.Ф. Алейников, В.А. Гридчик, М.П. Цапенко. Датчики (перспективные направления развития). Новосибирск, СО РАСН, 2001.

2. Виглеб Г. Датчики. М.: Мир, 1989.

3. Ж. Аш, П. Андре, Ж. Бофрон и др. Датчики измерительных систем: В 2-х книгах. Пер. с франц. М.: Мир, 1992.

4. Ваганов В.И. Интегральные тензопреобразователи. М.: Энергоатомиздат, 1983.

5. К. Брандли Измерительные преобразователи: Справочное пособие: Пер. с англ. М.: Энегроатомиздат, 1991.

6. Е.С. Левшина, П.В. Новицкий. Электрические измерения физических величин. Л: Энергоатомиздат, 1983.

7. Агеев О.А., Мамиконова В.М., Петров В.В. и др. Микроэлектронные преобразователи не электрических величин: Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000.

8. К.Б. Классен Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. М: Постмаркет, 2000.

9. Источники и приемники излучения / Г.Г. Ишанин, Э.Д. Панков, А.Л. Андреев и др. СПб: Политехника, 1991.

10. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики М: Энергоатомиздат, 1993.

11. Лукьянов Д.П., Скворцов В.Ю. Микроэлектронные акселерометры инерциальных систем навигации. СПбГЭТУ, 1999.