Радіовимірювальні мікроелектронні перетворювачі витрат газу з частотним виходом

Abstract

Дисертаційна робота присвячена розробці нового класу радіовимірювальних мікроелект-ронних перетворювачів витрат газу з частотним виходом на основі напівпровідникових структур з від’ємним опором, принцип роботи яких базується на функціональній залежності реактивних властивостей транзисторних структур з від’ємним опором від впливу витрат газу, що надає можливість виготовлення та створення конкурентноспроможних зразків цієї продукції. У дисертаційній роботі розроблені теоретичні підходи до створення мікроелектронних пе-ретворювачів витрат газу з частотним виходом у вигляді біполярних та МДН- і біполярних тран-зисторних структур на основі розв’язку рівняння Кірхгофа, основних положень теорії комплексної змінної, що дало можливість отримати залежність активної і реактивної складових повного опору, функції перетворення та рівняння чутливості від впливу витрат газу та доведено, що ці залежності є суттєвими для створення нового класу радіовимірювальних мікроелектронних перетворювачів витрат газу з поліпшеними метрологічними та економічними показниками. Вперше розроблені математичні моделі радіовимірювальних мікроелектронних перетворювачів витрат газу, в яких на відміну від існуючих, враховано вплив витрат газу на елементи нелінійних еквівалентних схем перетворювачів на основі біполярних і МДН- та біполярних транзисторних структур з від’ємним опором, що дало змогу отримати рівняння чутливості і функції перетворення витрат газу у частоту. Розроблено пакет прикладних програм для моделювання та розрахунків характеристик розроблених радіовимірювальних мікроелектронних перетворювачів витрат газу.

Диссертационная робота посвящена разработке теоретических основ и практической реализации нового класса радиоизмерительных микроэлектронных преобразователей расхода газа с частотным выходом на основе полупроводниковых структур с отрицательным сопротивлением, принцип работы которых основан на функциональной зависимости реактивных свойств транзи-сторных структур с отрицательным сопротивлением от воздействия расхода газа, что дает воз-можность создания и разработки конкурентоспособных образцов этой продукции. Разработаны пакеты прикладных программ в вычислительной среде "Matlab 6.5" для моде-лирования и вычислений характеристик разработанных радиоизмерительных микроэлектронных преобразователей расхода газа. Анализ теоретических и экспериментальных исследований под-твердил адекватность разработанных моделей с погрешностью . Предложено использование микроэлектронных преобразователей расхода газа в нефтегазовой промышленности. Рассчитаны погрешности радиоизмерительных преобразователей расхода газа, а также определена суммарная погрешность системы измерений, которая составляет ±1,7 %.

Dissertation work is devoted to development of theoretical bases and practical implementation of the new class of radiomeasuring microelectronic transducers of flow rate of gas with a frequency output on the basis of semiconducting structures with negative resistance, the principle of which operation is based on a functional connection of reactive properties of transistor structures with negative resistance from effect of flow rate of gas, that enables creation and development competitive is model of this pro-duction. In the dissertation the theoretical approaches for creation of radiomeasuring microelectronic transducers of flow rate of gas with a frequency output as bipolar and MOS and bipolar transistor structures are designed on the basis of the decision of a Kirgoff equation, fundamental points of the theory of a complex variable, that has enabled to receive dependences of an active and reactive compo-nent of complete resistance, functions of conversion and equation of sensitivity from influence of flow rate of gas and is proved, that these dependences are essential for creation of the new class of microelec-tronic transducers of flow rate of gas on the basis of semiconducting structures with negative resistance with improved metrology and economic metrics. Mathematical models for the first time are designed, in which the influence of flow rate of gas to elements of nonlinear equivalent circuits of transducers is taken into account on the basis of bipolar and MOS and bipolar transistor structures with negative resis-tance, which are described by set of equationses, on the basis of which the functions of conversion and equation of sensitivity are defined. The application packages for simulation analysis and calculations of the characteristics of de-signed radiomeasuring microelectronic transducers of flow rate of gas are designed.