Введение к работе
Актуальность работы: В связи с интенсивной автоматизацией всех сфер человеческой деятельности, широким использованием вычислительной техники и внедрением новых информационных технологий потребность в первичных источниках информации (датчиках) неуклонно растет. Этим обусловлена потребность в интенсификации их производства. Разработка новых датчиков требует использования новейшей и разнообразной информации о достижениях фундаментальной и прикладной наук, а именно: о новых физических явлениях, эффектах, материалах с новыми свойствами. А для ускорения темпов производства требуется автоматизация процесса проектирования и конструирования.
В работах И.Ю. Петровой и М.Ф. Зарипова разработан единый системный подход к анализу и синтезу элементов систем управления, основанный на энерго-информационных моделях цепей (ЭИМЦ) различной физической природы. Эффективность созданной на основе ЭИМЦ автоматизированной системы синтеза новых технических решений "Интеллект" невозможна без глубокого изучения физических процессов и особенно процессов во вновь открываемых эффектах и представления этих эффектов через информационные модели.
Высоким потенциалом в этом направлении обладают гальваномагнитные эффекты (ГМЭ), которые скрывают в себе множество невыяв-ленных возможностей. Яркими свидетельствами этого являются открытый в 1980 г. К. фон Клитцингом квантовый эффект Холла и открытый в 1988 г. М.Н. Бейбихом гигантский магниторезистивный эффект.
Датчики, работа которых основана на гальваномагнитных эффектах, отличаются малыми габаритами и потребляемой мощностью, возможностью питания их от стандартного источника постоянного напряжения в диапазоне 5-12 В, совместимостью по питанию и выходным сигналам со стандартными интегральными схемами, высокой надежностью при соответствующем использовании и относительно низкой стоимостью. Особое распространение получили датчики на основе эффекта
Холла и магниторезистивного эффекта. Поэтому задача информацио ного исследования ГМЭ и представления их через ЭИМЦ является акт альной.
Теоретические и практические исследования, выполненные в ди сертации, являются частью госбюджетной НИР Астраханского госуда ственного технического университета. "Разработка методических основ инструментальных средств для создания интегрированных баз знанні (№ ГР 01.9.70 004952) на 1995-96 гг.
Цель работы: Разработка информационного обеспечения ді ГМЭ с целью пополнения баз знаний автоматизированной системы сиі теза новых технических решений "Интеллект". Разработка методик расчета погрешностей на основе энерго-информационного метод Анализ источников возникновения погрешностей и экспериментальнс исследование датчика Холла (ДХ).
Методы исследований. В работе использован энерп информационный метод анализа чувствительных элементов систе управления. При анализе научно-технической литературы применялас методика выявления обобщенных приемов улучшения эксплуатации ных характеристик гальваномагнитных датчиков (ГМД). Результат диссертационной работы получены с использованием методов диффі ренциального и интегрального исчислений, теории погрешностей, мет< дов статистической обработки результатов измерений. Численные раї четы производились с использованием пакета Mathcad 6.0 PLUS .
Научная новизна результатов полученных в диссертации, заклк чается в следующем:
1. Анализ обобщенных приемов улучшения эксплуатационных х< рактеристик ГМД показал, наиболее перспективными являются коне руктивные и технологические приемы, а наиболее эффективными и уш версальными являются принцип гибридно-модульной сборки, дифф(
іенциальная схема включения элементов и использование магнитного онцентратора.
-
Разработаны энерго-информационные модели эффекта тока [олла, эффекта Холла в ферромагнетиках, планарного эффекта Холла, ланарного эффекта Холла в ферромагнетиках, дробного квантового ффекта Холла, анизотропного магниторезистивного эффекта, гигант-кого магниторезистивного эффекта и магнитоконцентрационного эф-, екта, что повысило информативность автоматизированного банка дан-ых (АБД) по физико-техническим эффектам (ФТЭ).
-
Разработана и предложена методика расчета погрешности чувст-тгельных элементов с использованием ПСС, которая основана на при-енении новых типов элементарных звеньев, построенных на графиче-сом представлении источников систематической и случайной погреш-эстей, а также составлена классификационная таблица источников воз-ікновения погрешностей ДХ в которой оценена величина каждой со-авляющей погрешности.
Практическая ценность работы заключается в том, что:
1 .Разработаны морфологические матрицы ГМЭ, которые являются іформационньїм обеспечением для пополнения автоматизированной [стемы синтеза новых технических решений "Интеллект" и позволяют і несколько порядков увеличить число вариантов конструктивных реа-ізаций технического объекта и выбрать из них наиболее полно отве-ющие поставленным требованиям.
2.В результате опытной эксплуатации АБД ФТЭ получено 23 реше-[я для ЧЭ электрического тока на ГМЭ. Ранжирование выявленных кнических решений по эксплуатационным характеристикам показало, о наиболее эффективным является использование гигантского магни-резистивного эффекта.
3.Разработанная система измерения частоты вращения вала микро-игателя внедрена в учебном процессе по дисциплине
"Микропроцессорные средства", рекомендована к внедрению в ЗА "Судосервис" и др.
4.АБД ФТЭ с введенными автором ГМЭ используется в учебно процессе по дисциплине "Основы технического творчества" для спет альностей 220200, 210200.
Апробация работы: Основные результаты работы докладывали! на VIII и IX научно-технических конференциях с участием зарубежнь специалистов "Датчики и преобразователи информации систем измер ния, контроля и управления"(Гурзуф, 1996-1997 гг.); Международно научно-технической конференции "Инновационное проектирование образовании, технике и технологии"(Волгоград, 1995г.); I-III Междун родных научно-технических конференциях "Новые информационнь технологии в региональной инфраструктуре"(Астрахань, 1994, 199 1997 гг.); на научно-технических конференциях в Астраханском гос; дарственном техническом университете (Астрахань, 1995-1997 гг.).
Публикации: По материалам выполненных исследований опублі ковано 13 печатных работ, в том числе 1 Препринт доклада Президиул Академии технологических наук РФ, 2 статьи в межвузовских сборні ках трудов. В автореферате приведен список публикаций по теме ди< сертации.
Структура и объем работы: Диссертационная работа состої из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 125 страницах м шинописного текста, содержит 36 рисунков и 34 таблицы. Список лит ратуры включает 92 наименования.
