автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Информационно-измерительная система для измерения пониженных давлений

На правах рукописи

СОЛОДИМОВ Иван Александрович

Информационно-измерительная система для измерения пониженных давлений

Специальность 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (приборостроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПЕНЗА 2010

И.ДЕК 2010

004617917

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» на кафедре «Радиотехника и радиоэлектронные системы».

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Светлов Анатолий Вильевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Юрков Николай Кондратьевич; кандидат технических наук Диянов Александр Иванович.

Ведущая организация - открытое акционерное общество «Научно-исследовательский институт физических измерений» (г. Пенза).

Защита диссертации состоится 24 декабря 2010 г., в 14 часов, на заседании диссертационного совета Д 212.186.02 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет», с авторефератом -на сайте университета www.pnzgu.ru

Автореферат разослан «__»__2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук,

профессор Смогунов В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вакуумные технологии являются неотъемлемой частью практически любого технологического процесса изготовления изделий электронной техники. В вакууме происходят осаждение тонких пленок, формирование контактных площадок, выращивание кристаллов, нанотрубок и т.п. Развитие микроэлектроники и появление нанотехнологий ужесточают требования к составу и степени разрежения остаточных газов в вакуумных камерах, так как степень разрежения оказывает определяющее влияние на качество получаемых изделий.

Большой вклад в решение проблемы контроля параметров вакуумной среды внесли М. А. Гуляев, А. В. Ерюхин, Л. Н. Розанов. В теории и практике построения преобразователей неэлектрических величин в электрические сигналы и методов их обработки широкую известность получили работы научных коллективов, возглавляемых В. С. Гутниковым, А. И. Мартяшиным, В. М. Шляндиным, Э. К. Шаховым, Е. А. Ломтевым, А. В. Светловым, П. П. Чураковым, Е. А. Мок-ровым и др.

К числу основных тенденций развития вакуумной техники следует отнести переход к все более полной автоматизации вакуумно-технологических процессов. В настоящее время промышленность заинтересована в разработке и внедрении информационно-измерительных систем (ИИС) контроля и управления за процессами откачки газа. Основным фактором, сдерживающим внедрение ИИС в вакуумно-технологические процессы, является отсутствие современных многофункциональных датчиков повышенной точности. Большинство задействованных в технологических процессах отечественных датчиков вакуума не удовлетворяют современным требованиям по точности, диапазону измерения давления, уровню автоматизации и обработке информации. Для стандартных датчиков вакуума характерна большая погрешность, вызванная разбросом градуировочных характеристик, низкая надежность, обусловленная необходимостью использования стеклянных корпусов, низкая помехоустойчивость из-за передачи аналоговых выходных сигналов датчика, малых по уровню, на значительные расстояния.

Повысить достоверность контроля параметров вакуума можно за счет использования современных методов аналого-цифровой обработки измерительной информации и автоматизации вакуумно-технологи-ческих процессов путем внедрения в них ИИС управления и контроля за процессами откачки.

Актуальность решения поставленных вопросов и обусловила постановку данной работы.

Целью диссертационной работы является расширение диапазона и повышение точности измерения пониженного давления за счет использования в информационно-измерительной системе аппаратных и алгоритмических способов обработки измерительной информации!

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие основные задачи:

1. Анализ физико-химических процессов, протекающих в вакууме, и определение его информативных параметров.

2. Разработка принципов построения широкодиапазонной информационно-измерительной системы, осуществляющей измерение пониженных давлений с помощью современных инструментальных и программных средств.

3. Разработка структуры унифицированного датчика вакуума, алгоритм функционирования которого не зависит от метода преобразования давления.

4. Выбор параметров вторичных электрических цепей датчиков вакуума на основе их моделирования.

5. Разработка, реализация и внедрение вакуумметров и автоматизированных систем мониторинга технологических процессов откачки на их основе.

Методы исследований базируются на положениях теории электрических цепей, теории погрешностей, теории вероятностей и математической статистики, теории математического анализа. Для исследований используются программные средства схемотехнического моделирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- предложены принципы построения информационно-измерительной системы для измерения пониженных давлений на основе унифицированных датчиков вакуума с различными методами преобразования;

- разработана обобщенная структурная схема унифицированного многофункционального датчика вакуума, в котором оценка результата преобразований формируется выполнением специального алгоритма принятия решения;

- предложен принцип построения датчика вакуума, позволяющий расширить диапазон измерения давления сочетанием в едином корпусе чувствительных элементов, реализующих различные методы преобразования.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- на основе стандартного терморезистивного преобразователя разработан и исследован тепловой вакуумметр, погрешность измерения давления в котором уменьшена в три раза по сравнению со стандартными тепловыми вакуумметрами за счет компенсации температурной погрешности и нелинейности преобразователя программными средствами;

- предложен миниатюрный термопарный первичный измерительный преобразователь, по своим характеристикам превосходящий стандартные манометрические термопарные преобразователи;

- предложена ИИС для измерения пониженного давления, позволяющая осуществлять мониторинг процесса откачки воздуха из рабочих камер вакуумных коммутирующих устройств;

- предложен широкодиапазонный датчик вакуума, сочетающий два метода преобразования давления.

Реализация и внедрение. Тепловой вакуумметр применяется в установке для термовакуумной сушки силовых трансформаторов в ЗАО «Пензенская горэлектросеть» (г. Пенза).

Результаты работы использованы при проведении ОКР «Вольт», выполняемой ФГУП «НИИЭМП» (г. Пенза) по заказу Минпромтор-гаРФ.

Материалы работы используются в учебном процессе на кафедре «Радиотехника и радиоэлектронные системы» 111У при проведении лекционных, практических и лабораторных занятий, при курсовом и дипломном проектировании по специальности 210302.

Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.

На защиту выносятся:

1. Принципы построения информационно-измерительной системы, позволяющие комплектовать систему унифицированными датчиками вакуума и использовать единые алгоритмы управления, обработки результатов измерения и обмена информацией по каналам связи.

2. Обобщенная структурная схема многофункционального датчика вакуума, обеспечивающая формирование алгоритма принятия решения оценки результата преобразования.

3. Тепловой датчик низкого вакуума, реализованный на основе стандартного терморезистивного манометрического преобразователя и вакуумметр на его основе, позволивший уменьшить погрешность измерения давления по сравнению с существующими тепловыми вакуумметрами более чем в три раза за счет использования алгоритмических способов обработки измерительной информации.

4. Миниатюрный термопарный первичный измерительный преобразователь, обладающий более высокой чувствительностью и меньшими массогабаритными параметрами по сравнению со стандартными манометрическими термопарными преобразователями.

5. Принцип построения датчика вакуума, позволяющий расширить диапазон измерения давления совмещением двух методов преобразования.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях: «Материалы для пассивных радиоэлектронных компонентов» (г. Пенза, 2007 г.); XV Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2009 г.); на всероссийском форуме студентов и аспирантов и молодых ученых «Наука и инновации в технических университетах» (г. Санкт-Петербург, 2007 г.); международных симпозиумах «Надежность и качество» (г. Пенза, 2007, 2008, 2009 гг.); I Международной научно-практической интернет-конференции «Молодежь. Наука. Инновации».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в числе которых одна - в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 152 страницах. Список литературы включает 95 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены основная цель и задачи исследований, раскрыты научная и практическая ценность и сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе проводится анализ современного состояния и тенденций развития вакуумметрического приборостроения.

В технике под вакуумом понимают состояние газа в замкнутом или откачиваемом сосуде, при котором его давление ниже атмосферного. Количественной характеристикой вакуума является абсолютное давление, изменяющееся в вакуумной среде от Ю-11 до 105 Па.

В работе показано, что интенсивность протекания физико-химических процессов в вакууме зависит не только от значения абсолютного давления, но и от соотношения между числом взаимных столкновений молекул и числом столкновений молекул со стенками вакуумной камеры. Степень разрежения газа принято характеризовать критерием Кнудсена К„, равным отношению средней длины свободного пробега молекул в газе к характерному размеру камеры. Критерий Кнудсена положен в основу условного разделения областей вакуума на низкий, средний и высокий.

Под низким вакуумом понимается состояние газа, при котором взаимные столкновения между молекулами преобладают над столкновениями молекул газа со стенками вакуумной камеры, К„ << 1. В условиях низкого вакуума происходят частые столкновения молекул газа друг с другом, между молекулами происходит обмен энергией. Такой газ обладает внутренним трением, его течение подчиняется законам аэродинамики. Газ можно рассматривать как сплошное тело. Низкому вакууму обычно соответствует область давлений от 102 до 105Па.

При среднем вакууме длина свободного пробега молекулы соизмерима с размерами вакуумной камеры, Кп~ 1. Чем больше молекул газа в единице объема, тем больше его плотность. С уменьшением плотности газа ухудшается перенос тепла молекулами, т.е. теплопроводность газа зависит от давления. Среднему вакууму обычно соответствует область давлений от Ю-2 до 102Па.

Высокий вакуум характеризуется разрежением газа, при котором длина свободного пробега молекулы значительно превышает размер

вакуумной камеры, К„ » 1. При высоком вакууме свойства газа определяются только столкновениями его молекул со стенками камеры. Так как объем собственно молекул газа при высоком вакууме незначителен по сравнению с объемом камеры, то газ можно рассматривать как идеальный. При измерении давления, характерного для высокого вакуума, целесообразно измерять молярную концентрацию газа, преобразуя ее в давление с помощью уравнения газового состояния. Высокому вакууму обычно соответствует область давлений ниже 10"2 Па.

В этой главе также анализируются принципы измерения давления с целью выбора оптимального для каждой области вакуума, дается оценка современному состоянию разработки и производству вакуумметров, формулируются требования к метрологическим и эксплуатационным характеристикам вакуумметров и ИИС, разрабатываемых в рамках данной работы.

Во второй главе предложены принципы построения многофункциональных датчиков вакуума и информационно-измерительных систем на их основе.

Автором предложены и обоснованы принципы построения унифицированных датчиков вакуума с различными методами преобразования, имеющих единую структуру и унифицированные выходной и управляющие сигналы. В состав датчиков входит не только первичный измерительный преобразователь, но и элементы вторичной электрической цепи, в том числе и средства обработки информации. Введение в тракт преобразования узлов аналого-цифровой обработки позволяет не только повысить точность за счет широкого применения алгоритмических способов обработки результата преобразования, но и кардинально расширить функциональные возможности датчика. Датчик может выполнять статистическую и логическую обработку данных, осуществлять самокалибровку и самодиагностику (обнаружение короткого замыкания и обрыва электрических цепей). Совокупность перечисленных признаков позволяет считать такой датчик интеллектуальным датчиком вакуума (ИДВ).

Обобщенная структурная схема ИДВ, предложенная автором, представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Обобщенная структурная схема ИДВ

Аналоговый тракт ИДВ реализован по классической схеме с включением в его состав первичного измерительного преобразователя (ПИП), измерительного усилителя (ИУ), схемы гальванической развязки (СГР), при этом в вакуумную камеру помещается только ПИП, все остальные цепи аналого-цифровой обработки сигнала находятся при нормальных условиях. Так как к числу основных функций, возлагаемых на ИДВ, относится компенсация погрешностей, то в аналоговый тракт ИДВ введены цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и аналоговый коммутатор (АК). ЦАП используется для программно-управляемой генерации эталонных сигналов имитации работы датчика в режиме диагностики с целью компенсации погрешностей датчика, а также для проверки работоспособности приемной и обрабатывающей частей ИДВ. Эталонные сигналы подаются в аналоговый тракт ИДВ с помощью АК в режиме диагностики. Управление АК осуществляется с помощью микропроцессора (МП). В состав аналогового тракта включен фильтр нижних частот (ФНЧ) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Наличие гальванической развязки позволяет защитить ИДВ от электрических пробоев, которые могут возникнуть в ПИП при подаче на него высокого напряжения (например, в случае измерения сверхнизкого давления ионизационными методами). Выделение измерительного усилителя в отдельный конструктивный элемент позволяет обеспечить программную подстройку требуемого коэффициента усиления, что позволяет организовать автоматический

выбор предела измерения. Включение ФНЧ в аналоговый тракт позволяет повысить помехоустойчивость датчика.

Цифровой тракт ИДВ состоит из МП, энергонезависимой памяти (ЭНП), блока формирования аналоговых сигналов (БФАС). МП осуществляет проверку полученных данных на достоверность, программную фильтрацию, линеаризацию полученных оцифрованных значений, производит градуировку ИДВ, осуществляет управление работой всеми программно-управляемыми устройствами, входящими в состав ИДВ. ЭНП предназначена для хранения градуировочных коэффициентов, таблиц корректирующих коэффициентов в зависимости от типа используемого ПИП. Включение в состав ИДВ кодоуправляемого БФАС обусловлено различием принципов преобразования давления в электрический сигнал. Так, в случае использования теплового ИДВ в состав БФАС входят цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и преобразователь напряжения в ток (ПНТ), с помощью которого осуществляется нагрев ПИП с целью обеспечения требуемой его чувствительности. При использовании ионизационных ИДВ в состав БФАС входит кодоуправляемый источник высокого напряжения, обеспечивающий процесс ионизации в ПИП.

В цифровой тракт ИДВ включен индикатор, что создает определенные удобства при калибровке и настройке ИДВ непосредственно на месте расположения датчика.

Предложенная обобщенная структурная схема позволяет использовать общие узлы и единые алгоритмы работы для построения ИДВ с различными принципами преобразования.

Автором предложен и обоснован принцип построения вакуумметра в виде аппаратно-программного комплекса на основе различных ИДВ, управление которыми осуществляется общим контроллером. Согласно критерию Кнудсена датчики вакуума условно разделяются на три группы - датчики низкого, среднего и высокого вакуума. На контроллер возлагаются функции формирования питания датчиков, визуализации получаемой с них информации и управления процессами откачки.

Структурная схема контроллера приведена на рисунке 2. МП используется для коммутации получаемых с датчиков цифровых сигналов, их идентификации и первичной обработки. Центральное процессорное устройство (ЦПУ) необходимо для управления режимами работы контроллера.

Рисунок 2 - Обобщенная структурная схема контроллера

Отсчетное устройство (ОУ) используется для визуализации измеренного давления и типа датчика, с помощью которого давление в данный момент измеряется. Формирователь релейных сигналов (ФРС) служит для управления блоком дегазации и откачными насосами. ЭНП необходима для хранения поправочных коэффициентов, шифра единиц измерения давления, кодов режимов работы датчиков, идентификационных кодов датчиков. В состав контроллера может быть включен радиомодем (РМ) для беспроводной передачи данных об измеряемом давлении или интерфейсное устройство для связи с ПЭВМ в случае возможности использования кабельной передачи. Пульт управления (ПУ) используется для работы контроллера в ручном режиме. Блок питания (БП) подает питание на подключенные к контроллеру датчики вакуума, унифицированное для всех датчиков.

Рассматриваются особенности организации функционирования интеллектуальных датчиков вакуума и контроллера с учетом специфики контроля вакуума.

Предложенные автором принципы построения вакуумметров легли в основу ИИС для измерения пониженного давления, позволяющей осуществлять мониторинг процесса откачки воздуха из рабочих камер вакуумных коммутирующих устройств (ВКУ), структурная схема ко-

торой приведена на рисунке 3. ИИС состоит из десяти откачных постов (ОП1-ОШО) и рабочего места оператора, включающего в себя РМ, микроконтроллер (МК) и ПЭВМ. В состав ОП входят измеритель-регулятор температуры (ИРТ), вакуумметр и исполнительные механизмы (ИМ), управляющие откачными насосами.

ДНВ

ДСВ

ДВВ

-V

Вакуумметр Откачной пост 1

Откачной пост 2

Откачной пост 10

ИМ

ИРТ

м/

\1/

РМ

/1—N N—✓

МК

ПЭВМ

Рабочее место оператора

м/

Рисунок 3 - ИИС мониторинга процесса откачки воздуха из ВКУ

Процесс откачки осуществляется в три этапа. Для каждого этапа используется свой интеллектуальный датчик вакуума: для первого этапа - терморезистивный датчик низкого вакуума (ДНВ), для второго этапа — термопарный датчик среднего вакуума (ДСВ), для третьего этапа - ионизационный датчик высокого вакуума (ДВВ). ИРТ необходим для управления режимами дегазации как ВКУ, так и датчиков вакуума. Регулирование процессом откачки осуществляется с помощью контроллера вакуумметра (К), где хранятся требуемые значения давления для каждого этапа откачки (уставки), а также значения температуры режимов дегазации.

В случае превышения измеряемым давлением заданной уставки контроллер передает команду на исполнительный механизм (ИМ), управляющий работой откачных насосов.

Управление ОП может осуществляться как с помощью пульта управления контроллера, так и дистанционно - с рабочего места оператора посредством РМ.

Внедрение предложенной ИИС в технологический процесс откачки ВКУ позволило осуществить мониторинг процесса откачки, тем самым повысить качество ВКУ за счет оперативного получения данных и возможности быстрого принятия мер в случае некорректной работы какого-либо откачного поста, входящего в систему.

Третья глава посвящена разработке и исследованию интеллектуальных датчиков низкого и среднего вакуума.

Показано, что для контроля параметров низкого и среднего вакуума целесообразно использовать датчики вакуума, реализующие принцип зависимости теплопроводности разреженного газа от давления (тепловые датчики). Проводится анализ физико-химических процессов, протекающих в тепловых датчиках, позволивший определить их функцию преобразования

/Чр+<х(г-Го)]-(би+ем)

с(Г-Г0)5

где р - измеряемое давление, Па; / - ток нагревателя, А; Л„ - сопротивление нагревателя, Ом, при температуре в рабочем объеме датчика Г0, К; Т- температура нагревателя, К; а - температурный коэффициент нагревателя, 1/К; ()и, Qu - мощность тепловых потерь, Вт, соответственно за счет излучения нагревателя и теплопроводности материала нагревателя; с — коэффициент теплопроводности, Вт/(м2-К-Па);

площадь сечения нагревателя [м2].

Установлено, что в тепловых датчиках измеряемое давление зависит от двух переменных: тока и температуры нагревателя, следовательно, преобразование электрической энергии в тепловую можно осуществлять либо обеспечением постоянного тока нагрева, при этом измеряемое давление будет обратно пропорционально температуре нагревателя, либо обеспечением постоянной температуры нагревателя, при этом

давление будет пропорционально квадрату силы тока нагревателя. Независимо от выбранного способа измерения давления в тепловых датчиках необходимо измерять ток и температуру нагревателя.

В работе показано, что измерение тока целесообразно осуществлять прямым методом, при измерении же температуры используются косвенные методы: по измерению температурной зависимости сопротивления нагревателя или с помощью термопары, находящейся в тепловом контакте с нагревателем. Первый метод реализован в терморе-зистивных датчиках, второй - в термопарных. Автором показано, что терморезистивные датчики целесообразно использовать при контроле параметров низкого вакуума, а термопарные - для среднего вакуума.

На основе стандартного терморезистивного преобразователя ПМТ-6М автором разработаны интеллектуальный датчик низкого вакуума и вакуумметр на его основе. Экспериментальные исследования опытного образца показали, что достигнутая погрешность измерения давления разреженного газа не превышает 15 %, что соответствует характеристикам лучших зарубежных образцов. Вакуумметр на основе терморезистивного ИДВ был изготовлен по заказу ЗАО «Пензенская горэлектросеть» и в настоящее время используется в установке термовакуумной сушки силовых трансформаторов. Внедрение разработанного вакуумметра позволило понизить давление остаточных газов в вакуумной камере установки до 0,1 Па, что дало возможность проводить более глубокую очистку активной части трансформатора и ускорить процесс дегазации. Модернизация установки позволила увеличить срок службы трансформаторов и снизить финансовые затраты на приобретение нового оборудования.

Автором предложена оригинальная структура микроэлектронного ПИП для термопарного ИДВ, реализованная с использованием методов тонкопленочной технологии, которая позволяет создать ПИП, обладающий более высокой чувствительностью и точностью преобразования давления и имеющий значительно меньшие массогабаритные параметры по сравнению со стандартными термопарными ПИП. В таблице 1 приведены характеристики предложенного и стандартного термопарного ПИП, анализ которых показывает, что предложенный ПИП по ряду показателей превосходит стандартный.

Таблица 1 - Сравнение характеристик стандартного и разработанного термопарных преобразователей

Наименование параметра Разработанный ПИП Серийный датчик ПМТ-2

Диапазон преобразуемых давлений, Па От 1(Г3 до 10 От 10~2 до 10

Погрешность преобразования, % ±3 ±20

Диапазон изменения термоЭДС, мВ От 50 до 250 От 6 до 30

Сопротивление термопары, Ом 100 7-8

Габаритные размеры, мм 2,5x3 32x260

В работе проведен метрологический анализ термопарного ИДВ на основе предложенного микроэлектроннсго ПИП, позволивший выработать требования к основным узлам датчика. Проведены экспериментальные исследования микроэлектронных преобразователей с целью определения их погрешностей преобразования. Для обеспечения требуемой точности измерения давления установлено, что доля составляющих погрешности микроэлектронного преобразователя в структуре составляющих погрешности канала измерения давления составляет более 60 % или более 3 % основной относительной погрешности измерения давления. Составляющая погрешности измерения давления, обусловленная неидеальностью узлов электронного блока, не должна превышать 2 %. В работе показано, что обеспечить заявленную точность можно путем введения в структуру термопарного ИДВ однокристальной системы сбора данных типа Ас1иС812.

Четвертая глава посвящена разработке датчиков высокого вакуума. Рассмотрены особенности контроля высокого вакуума, что позволило определить требования к вторичным цепям интеллектуальных датчиков высокого вакуума. Установлено, что при высоком вакууме давление измеряется косвенным методом через молекулярную концентрацию газа, преобразуемую в давление по уравнению газового состояния:

р = Л1_Кт = а^т = ^кТ = скТ,

\хУ цГ V

где р - измеряемое давление, Па; V - объем газа, м3; Я = кЫА — универсальная газовая постоянная, Дж-КГ'-кг-моль; Ыа - число Авогадро,

кг/моль; (i - молекулярная масса газа, моль; т - масса газа, кг; Т- температура газа, К;N= mNA/\i - полное число молекул газа в вакуумном объеме; с = N/V - молекулярная концентрация газа, 1/м3, к— постоянная Больцмана, Дж/К.

Мерой давления при высоком вакууме является ионизационный ток, возникающий при тлеющем газовом разряде:

/р = ар" = а(скТ)",

где /р - разрядный ток, А; а - чувствительность преобразователя, А/Па; и = 0,9... 1,7 - показатель степени, зависящий от типа преобразователя.

Напряжение зажигания тлеющего газового разряда подчиняется закону Пашена и зависит от произведения давления на расстояние между электродами, поэтому с целью исключения перерастания тлеющего разряда в дуговой анодное напряжение должно изменяться в зависимости от степени вакуума.

Разработан источник анодного напряжения для датчика высокого вакуума. С целью оптимизации режимов работы проведено его схемотехническое моделирование в программной среде Multisim. Экспериментальное исследование макетного образца источника показало, что время установления максимального выходного напряжения не превышает 2 мс, при этом размах пульсаций установившегося напряжения не превышает 550 мВ или 0,02 %.

Определены основные схемотехнические решения построения усилителей токов для датчиков высокого вакуума, и проведено их схемотехническое моделирование. Разработан и экспериментально исследован логарифмический усилитель токов, диапазон изменения входных токов которого составляет от 1 нА до 2,5 мА, а погрешность преобразования тока в напряжение не превышает 0,2 %. Такой диапазон вход-

—7 2

ных токов соответствует давлениям от 10 до 10" Па (например, при использовании преобразователя типа ПММ-32).

Разработан и экспериментально исследован усилитель ультранизких токов на основе интегратора с минимальным входным током 0,1 пкА, позволяющий измерять давление от 10~и Па (например, при использовании преобразователя типа ПММ-46). Погрешность преоб-

разования тока в напряжение разработанного усилителя не превышает 0,25 %.

Усилители использовались в устройстве измерения ионизационных токов, применяемом при отработке технологического процесса термотренировки электродов вакуумных конденсаторов, разрабатываемых в рамках ОКР «Вольт», выполняемой по заказу Минпромторга РФ.

Предложен широкодиапазонный интеллектуальный датчик вакуума, сочетающий два метода преобразования давления, позволяющий снизить стоимость как датчика, так и всего вакуумметра в целом при сохранении всех остальных преимуществ интеллектуальных датчиков. Конструкция предложенного широкодиапазонного датчика приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Конструкция широкодиапазонного ИДВ

Разработанный датчик имеет диапазон преобразуемых давлений от 10~7 до 105 Па, погрешность преобразования в цифровой код не превышает 20 %. Такой датчик целесообразно использовать в установках с малым объемом вакуумной камеры, в которых критично применять большое количество гермовводов из-за риска натекания воздуха. К таким установкам следует отнести различные испытательные камеры: барокамеры для контроля изделий на воздействие пониженного

давления, установки для контроля на герметичность и т.д. Для таких установок характерен малый рабочий объем вакуумной камеры, а микросхемы согласно государственным стандартам необходимо проверять в диапазоне от атмосферного до давления при высоком вакууме, характерном открытому космосу.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Выбраны информативные параметры при контроле вакуума, и определены метрологические требования к вакуумметрам.

2. На основе анализа тенденций развития вакуумметрической аппаратуры разработаны принципы построения широкодиапазонной информационно-измерительной системы, осуществляющей измерение пониженных давлений с применением интеллектуальных датчиков вакуума. Показана перспективность создания интеллектуальных датчиков вакуума, в состав которых входят не только первичный измерительный преобразователь, но и элементы вторичной электрической цепи, при этом в тракт преобразования сигнала вводятся средства аппаратной и алгоритмической коррекции результата измерений, позволяющей повысить точность измерения давления.

3. Предложена обобщенная структура унифицированного датчика вакуума, и разработан алгоритм его функционирования, которые позволили реализовать основные функции интеллектуальной обработки информации.

4. Предложена информационно-измерительная система мониторинга процесса откачки воздуха из вакуумных коммутирующих устройств, позволяющая повысить качество коммутирующих устройств за счет оперативного получения данных и возможности быстрого принятия мер в случае некорректной работы какого-либо откачного поста, входящего в систему.

5. Предложен интеллектуальный терморезистивный датчик вакуума на основе стандартного датчика ПМТ-6М и проведено его схемотехническое моделирование, позволившее определить требования по точности к основным узлам. Разработанный датчик внедрен в установку термовакуумной сушки силовых трансформаторов в ЗАО «ПГЭС» (г. Пенза).

6. Предложен миниатюрный термопарный датчик вакуума, реализованный с помощью методов тонкопленочной технологии, позволившей резко сократить его массогабаритные параметры, при этом повысить чувствительность по сравнению со стандартными термопарными датчиками за счет уменьшения влияния помех при сокращении расстояния до блоков аналого-цифровой обработки сигнала.

7. Определены требования к вторичным цепям датчиков высокого вакуума. Разработан управляемый источник высокого напряжения, зависящего от измеряемого давления, что позволяет избежать возникновения дугового разряда и предотвратить повреждение датчика.

8. Разработан и экспериментально исследован логарифмический усилитель токов, динамический диапазон которого составляет 6 декад, минимальный входной ток - 2 нА, максимальный - 2,5 мА. Разработан и экспериментально исследован усилитель ультранизких токов на основе интегратора с диапазоном выходных токов от 0,1 пкА до 1 нА. Усилители использовались в устройстве измерения ионизационных токов, применяемом при отработке технологического процесса термотренировки электродов вакуумных конденсаторов, разрабатываемых в рамках ОКР «Вольт», выполняемой по заказу Минпромторга РФ.

9. Предложены принципы построения интеллектуального датчика вакуума, позволяющего расширить диапазон преобразуемых давлений за счет сочетания двух методов преобразования.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикация в издании, рекомендованном ВАК РФ

1. Солодимов, И. А. Широкодиапазонный интеллектуальный датчик вакуума / И. А. Солодимов // Датчики и системы. - 2009. - № 12. -С. 47-49.

Публикации в других изданиях

2. Солодимов, И. А. Микропроцессорный системный вакуумметр / И. А. Солодимов // Надежность и качество : тр. междунар. симп. В 2 т. -Пенза : ИИЦПГУ, 2007. - Т. 1. - С. 364, 365.

3. Солодимов, И. А. Измеритель-регулятор низкого давления для установок вакуумного напыления / И. А. Солодимов // Новые техноло-

гии в образовании, науке и экономике : тр. ХУП Междунар. симп. -М.: Инф-изд. центр Фонда поддержки вузов, 2007. - С. 94-97.

4. Солодимов, И. А. Микропроцессорный измеритель-регулятор низкого давления. Материалы для пассивных радиоэлектронных компонентов / И. А. Солодимов // Труды международной научно-технической конференции. - Пенза : Изд-во НИИЭМП, 2007. - С. 156-161.

5. Солодимов, И. А. Интеллектуальный датчик вакуума для контроля герметичности аэрокосмических аппаратов / И. А. Солодимов, И. В. Волохов, Е. Н. Пятышев // Надежность и качество : тр. междунар. симп. В 2 т. - Пенза : ИИЦ ПГУ, 2008. - Т. 1. - С. 483-485.

6. Солодимов, И. А. Обзор современного состояния и тенденций развития техники измерения низкого давления / И. А. Солодимов // Новые технологии в образовании, науке и экономике : тр. XX Междунар. симп. - М. : Инф-изд. центр Фонда поддержки вузов, 2008. -С. 136-142.

7. Солодимов, И. А. Измерители токов ионизационных датчиков вакуума / И. А. Солодимов // Цифровая измерительная техника : меж-вуз. сб. науч. тр. - Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2009. - С. 153-163.

8. Солодимов, И. А. Система мониторинга процесса откачки вакуумных коммутирующих устройств / И. А. Солодимов // Надежность и качество : тр. междунар. симп. - Пенза : ИИЦ ПГУ, 2009. - Т. 1. -С. 123-124.

9. Солодимов, И. А. Проблемы испытаний изделий электронной техники на воздействие пониженного давления / И. А. Солодимов // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тез. докл. XV Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. В 3 т. - М.: Издательский дом МЭИ, 2009. - Т 1. - С. 185-186.

10. Солодимов, И. А. Цифровой мановакуумметр для климатических барокамер / И. А. Солодимов // Материалы всероссийского форума студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и инновации в технических университетах». - СПб.: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2007. -С. 41-42.

11. Солодимов, И. А. Интеллектуальные датчики вакуума: принципы построения и особенности функционирования / И. А. Солодимов //

Цифровая измерительная техника: межвуз. сб. науч. тр. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2010 (ожидается публикация).

12. Солодимов, И. А. Повышение точности термопарных вакуумметров / И. А. Солодимов, А. С. Ишков, В. И. Кулапин // Труды I Международной научно-практической интернет-конференции «Молодежь. Наука. Инновации». - Пенза, 2010. - С. 210-212.

П 1

Научное издание

Солодимов Иван Александрович

Информационно-измерительная система для измерения пониженных давлений

Специальность 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (приборостроение)

Редактор Т. В. Веденеева Корректор Н. А. Сидельникова Компьютерная верстка М. Б. Жучковой

Подписано в печать 19.11.2010. Формат 60х84'/16. Усл. печ. л. 1,16. Тираж 100. Заказ № 720.

Издательство ПГУ 440026, Пенза, Красная, 40.

Введение.

Глава 1. Анализ современного состояния и тенденций развития вакуумметрического приборостроения.

1.1 Вакуум как объект исследования с позиций измерительной техники.

1.2 Обобщенная характеристика методов и принципов измерения пониженного давления.

1.3 Анализ тенденций развития современного вакуумметрического приборостроения.

1.4 Анализ состояния отечественного вакуумметрического приборостроения и постановка задачи исследования.

Быстрое развитие наукоемких отраслей промышленности, формирование новых направлений научных исследований требуют разработки новых и совершенствования существующих средств измерений (СИ). Заметную долю в общем объеме измерительных операций составляют измерения давлений ниже атмосферного (далее — пониженных давлений). Такие измерения необходимо проводить при контроле технологических процессов изготовления изделий электронной техники, при выращивании сверхчистых веществ и полупроводниковых материалов в химии, при разработке вакуумных коммутирующих устройств в электротехнике, при проведении управляемых термоядерных реакций в физике, при испытаниях космических аппаратов в условиях земной атмосферы и т. п. Точность задания и поддержания требуемых параметров вакуумной среды зачастую определяет не только качество получаемой продукции, но и принципиальную возможность осуществления технологического процесса.

Большой вклад в решение проблемы контроля параметров вакуумной среды внесли Гуляев М. А., ЕрюхинА. В., Розанов Л. Н. и их ученики [9, 16, 23, 52]. В теории и практике построения датчиков физических величин, вторичных преобразователей и методов обработки электрических сигналов широкую известность получили работы научных коллективов, возглавляемых ГутниковымВ. С. [17], Мартяшиным А. И. [35, 36], Шлян-диным В. М. [80], Шаховым Э. К. [77], Ломтевым Е. А. [20], Светловым А. В. [36], Мокровым Е. А. [37] и рядом других.

К числу основных тенденций развития вакуумной техники следует отнести переход к все более полной автоматизации вакуумно-технологических процессов. В настоящее время промышленность заинтересована в разработке и внедрении информационно-измерительных систем (ИИС) контроля и управления за процессами откачки [14] Основным фактором, сдерживающим внедрение ИИС в вакуумно-технологические процессы, является отсутствие современных вакуумметров, построенных на основе многофункциональных датчиков повышенной точности. Подавляющее большинство задействованных в технологических процессах отечественных датчиков вакуума не удовлетворяют современным требованиям по точности, диапазону измерения давления, уровню автоматизации и обработке информации. Для стандартных датчиков вакуума характерна большая погрешность, вызванная разбросом градуировочных характеристик, низкая надежность, обусловленная необходимостью использования стеклянных корпусов, низкая помехоустойчивость из-за передачи аналоговых выходных сигналов датчика, малых по уровню, на значительные расстояния [28].

Повысить достоверность контроля параметров вакуума можно за счет использования современных методов аналого-цифровой обработки измерительной информации и автоматизации вакуумно-технологических процессов путем внедрения в них ИИС управления и контроля за процессами откачки.

Актуальность решения поставленных вопросов и обусловила постановку данной работы.

Целью диссертационной работы является расширение диапазона и повышение точности измерения пониженного давления за счет использования в информационно-измерительной системе аппаратных и алгоритмических способов обработки измерительной информации.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие основные задачи:

1 Анализ физико-химических процессов, протекающих в вакууме, и определение его информативных параметров.

2 Разработка принципов построения широкодиапазонной информационно-измерительной системы, осуществляющей измерение пониженных давлений с помощью современных инструментальных и программных средств.

3 Разработка структуры унифицированного датчика вакуума, алгоритм функционирования которого не зависит от метода преобразования давления.

4 Выбор параметров вторичных электрических цепей датчиков вакуума на основе их моделирования.

5 Разработка, реализация и внедрение вакуумметров и автоматизированных систем мониторинга технологических процессов откачки на их основе.

В первой главе рассматриваются параметры вакуума как объекта исследования с позиций измерительной техники, анализируются методы измерения пониженного давления с целью выбора методов, наиболее полно удовлетворяющих требованиям современной науки и промышленности, дается оценка современному состоянию разработки и производства вакуумметров, анализируются тенденции развития современного вакуумметри-ческого приборостроения, формулируются требования к метрологическим и эксплуатационным характеристикам разрабатываемых в рамкам данной работы вакуумметров.

Во второй главе формулируются требования к проектированию вакуумметров, предлагается структура как интеллектуального датчика вакуума, так и электронного блока, рассматриваются особенности организации функционирования интеллектуальных датчиков вакуума и электронного блока, предложена система мониторинга процесса откачки вакуумных коммутирующих устройств, позволяющая повысить качество коммутирующих устройств за счет оперативного получения данных и возможности быстрого принятия мер в случае некорректной работы какого-либо откач-ного поста, входящего в систему.

Третья глава посвящена разработке интеллектуальных датчиков низкого и среднего вакуума. В главе проводится анализ физико-химических процессов, протекающих в датчиках низкого и среднего вакуума, позволяющий определить функцию преобразования и выявить оптимальные режимы их работы. На основе стандартного терморезистивного датчика разрабатывается интеллектуальный датчик низкого вакуума и проводится его метрологический анализ с целью выявления требований по точности к основным его узлам. Предлагается оригинальная структура микроэлектронного первичного измерительного преобразователя для термопарного датчика вакуума, реализованная с использованием методов тонкопленочной технологии, позволяющая сохранить электрические параметры стандартных датчиков при значительном снижении массогабарит-ных характеристик.

В четвертой главе рассматриваются особенности контроля давления при высоком вакууме. Показывается, что мерой давления при высоком вакууме является ионизационный ток магнито-разрядного датчика. Рассматриваются условия возникновения ионизации остаточных газов в вакууме.

С целью оптимизации характеристик датчика проводится компьютерное моделирование как высоковольтных источников напряжения, используемых для ионизации остаточного газа, так и измерителей ионизационных токов. Предлагается способ расширения предела измерения давления с помощью одного датчика.

Научная новизна работы заключается в следующем: предложены принципы построения информационно-измерительной системы для измерения пониженных давлений на основе унифицированных датчиков вакуума с различными методами преобразования; разработана обобщенная структурная схема унифицированного многофункционального датчика вакуума, в котором оценка результата преобразований формируется выполнением специального алгоритма принятия решения; предложен принцип построения датчика вакуума, позволяющий расширить диапазон измерения давления сочетанием в едином корпусе чувствительных элементов, реализующих различные методы преобразования.

Практическая значимость работы заключается в следующем: на основе стандартного терморезистивного преобразователя разработан и исследован тепловой вакуумметр, погрешность измерения давления в котором уменьшена в три раза по сравнению со стандартными тепловыми вакуумметрами за счет компенсации температурной погрешности и нелинейности преобразователя программными средствами; предложен миниатюрный термопарный первичный измерительный преобразователь, по своим характеристикам превосходящий стандартные манометрические термопарные преобразователи; предложена ИИС для измерения пониженного давления, позволяющая осуществлять мониторинг процесса откачки воздуха из рабочих камер вакуумных коммутирующих устройств; предложен широкодиапазонный датчик вакуума, сочетающий два метода преобразования давления.

На защиту выносятся:

1 Принципы построения информационно-измерительной системы, позволяющие комплектовать систему унифицированными датчиками вакуума и использовать единые алгоритмы управления, обработки результатов измерения и обмена информацией по каналам связи.

2 Обобщенная структурная схема многофункционального датчика вакуума, обеспечивающая формирование алгоритма принятия решения оценки результата преобразования.

3 Тепловой датчик низкого вакуума, реализованный на основе стандартного терморезистивного манометрического преобразователя и вакуумметр на его основе, позволивший уменьшить погрешность измерения давления по сравнению с существующими тепловыми вакуумметрами более чем в три раза за счет использования алгоритмических способов обработки измерительной информации.

4 Миниатюрный термопарный первичный измерительный преобразователь, обладающий более высокой чувствительностью и меньшими массогабаритными параметрами по сравнению со стандартными манометрическими термопарными преобразователями.

5 Принцип построения датчика вакуума, позволяющий расширить диапазон измерения давления совмещением двух методов преобразования.

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе одна из них — в издании, рекомендованном ВАК.

Научные результаты, составляющие основное содержание диссертации, получены лично автором. Соавторы не возражают против использования в диссертации результатов совместных работ.

Основные результаты и выводы по главе 4

1 Рассмотрены особенности контроля высокого вакуума, позволившие определить требования к проектированию вторичных цепей интеллектуальных датчиков высокого вакуума. Установлено, что при высоком вакууме давление измеряется косвенным методом через молекулярную концентрацию газа, преобразуемую в давление по уравнению газового состояния, при этом мерой давления является ионизационный ток, возникающий при тлеющем газовом разряде.

2 Напряжение зажигания тлеющего газового разряда подчиняется закону Пашена и зависит от произведения давления на расстояние между электродами, поэтому с целью исключения перерастания тлеющего разряда в дуговой анодное напряжение должно изменяться в зависимости от степени вакуума.

3 Разработан источник анодного напряжения для датчика высокого вакуума и проведено его компьютерное моделирование в программной среде Multisim фирмы National Instruments, а также и экспериментальное исследование, позволившее определить режимы его работы и основные характеристики.

4 Рассмотрены принципы построения усилителей сверхнизких токов, установлены основные схемотехнические решения построения усилителей для датчиков высокого вакуума, проведено их компьютерное моделирование и экспериментальные исследования, позволившие определить их основные метрологические характеристики.

5 Предложен широкодиапазонный интеллектуальный датчик давления, сочетающий два метода преобразования давления, позволяющий снизить стоимость как датчика, так и всего вакуумметра в целом при сохранении всех остальных преимуществ интеллектуальных датчиков, а также повысить надежность вакуумной камеры за счет уменьшения количества гермовводов.

Заключение. Основные результаты и выводы по работе

1. Выбраны информативные параметры при контроле вакуума, и определены метрологические требования к вакуумметрам.

2. На основе анализа тенденций развития вакуумметрической аппаратуры разработаны принципы построения широкодиапазонной информационно-измерительной системы, осуществляющей измерение пониженных давлений с применением интеллектуальных датчиков вакуума. Показана перспективность создания интеллектуальных датчиков вакуума, в состав которых входят не только первичный измерительный преобразователь, но и элементы вторичной электрической цепи, при этом в тракт преобразования сигнала вводятся средства аппаратной и алгоритмической коррекции результата измерений, позволяющей повысить точность измерения давления.

3. Предложена обобщенная структура унифицированного датчика вакуума, и разработан алгоритм его функционирования, которые позволили реализовать основные функции интеллектуальной обработки информации.

4. Предложена информационно-измерительная система мониторинга процесса откачки воздуха из вакуумных коммутирующих устройств, позволяющая повысить качество коммутирующих устройств за счет оперативного получения данных и возможности быстрого принятия мер в случае некорректной работы какого-либо откачного поста, входящего в систему.

5. Предложен интеллектуальный терморезистивный датчик вакуума на основе стандартного датчика ПМТ-6М и проведено его схемотехническое моделирование, позволившее определить требования по точности к основным узлам. Разработанный датчик внедрен в установку термовакуумной сушки силовых трансформаторов в ЗАО «ПГЭС» (г. Пенза).

6. Предложен миниатюрный термопарный датчик вакуума, реализованный с помощью методов тонкопленочной технологии, позволившей резко сократить его массогабаритные параметры, при этом повысить чувствительность по сравнению со стандартными термопарными датчиками за счет уменьшения влияния помех при сокращении расстояния до блоков аналого-цифровой обработки сигнала.

7. Определены требования к вторичным цепям датчиков высокого вакуума. Разработан управляемый источник высокого напряжения, зависящего от измеряемого давления, что позволяет избежать возникновения дугового разряда и предотвратить повреждение датчика.

8. Разработан и экспериментально исследован логарифмический усилитель токов, динамический диапазон которого составляет 6 декад, минимальный входной ток — 2 нА, максимальный — 2,5 мА. Разработан и экспериментально исследован усилитель ультранизких токов на основе интегратора с диапазоном выходных токов от 0,1 пкА до 1 нА. Усилители использовались в устройстве измерения ионизационных токов, применяемом при отработке технологического процесса термотренировки электродов вакуумных конденсаторов, разрабатываемых в рамках ОКР «Вольт», выполняемой по заказу Минпромторга РФ.

9. Предложены принципы построения интеллектуального датчика вакуума, позволяющего расширить диапазон преобразуемых давлений за счет сочетания двух методов преобразования.

Перечень принятых сокращений

АК — аналоговый коммутатор АЦП - аналого-цифровой преобразователь БГР - блок гальванической развязки БП - блок питания

БФАС - блок формирования аналоговых сигналов

ВКУ - вакуумное коммутирующее устройство

ГОЧ - генератор опорной частоты

ДНВ - датчик низкого вакуума

ДСВ - датчик среднего вакуума

ДВВ - датчик высокого вакуума

ИДВ - интеллектуальный датчик вакуума

ИИС - информационно-измерительная система

ИВН - источник высокого напряжения

ИУ - исполнительное устройство

ИРТ - измеритель-регулятор температуры

МП - микропроцессор

НУ - нормирующий усилитель

ОП — откачной пост

ОУ - отсчетное устройство

ПИП - первичный измерительный преобразователь

ПТ - повышающий трансформатор

ПУ - пульт управления

ПНТ - преобразователь напряжения в ток

РМ - радиомодем

СИ - средство измерения

УН -умножитель напряжения

УТ - усилитель тока

ФНЧ - фильтр нижних частот

ЦАП - цифроаналоговый преобразователь

ЦПУ - центральное процессорное устройство

ЭНП - энергонезависимая память

1. Агейкин Д. И., Костина Е. Н., Кузнецова Н. Н. Датчик систем автоматического контроля и регулирования. Справочные материалы. М: Гос. научно-техн. изд-во машиностроительной литературы, 1959. 579 с.

2. Алейников А. П., Цапенко М. П. Многофункциональные датчики // Измерение Контроль Автоматизация. 1990. №2, С. 50-56.

3. АшЖ., АндрэП., Бофрон Ж. Датчики измерительных систем: В 2-х книгах / Пер. с франц. М.: Мир, 1992.

4. Библиотека электронных компонентов. Выпуск 11: Датчики давления фирмы 8еп8ут. М.: ДОДЭКА, 2000. - 40 с.

5. Бобровников Н. Р., Яркин С. В., Гридин Ю. Н., Стры-гин В. Д., Чертов Е. Д. Математическое обеспечение микропроцессорных преобразователей аналоговых пневматических сигналов. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2002 № 2, С. 18-20.

6. Бромберг Э. М., Куликовский К. Л. Тестовые методы повышения точности измерений — М.: Энергия, 1978. 176 с.

7. Бубенков А. Н. Моделирование интегральных микротехнологий, приборов и схем М.: Высшая школа, 1989. - 335 с.

8. Вакуумная техника: Справочник / Е. С. Фролов, В. Е. Минайчев, А. Т. Александрова и др.; под общей ред. Е. С. Фролова -М.: Машиностроение, 1985. — 360 с.

9. ВостровГ. А., Розанов Л. Н. Вакуумметры — Л.: Машиностроение, 1967. — 216 с.

10. ГОСТ 27758-88. Вакуумметры. Общие технические требования. -М.: Изд-во стандартов, 1989. 34 с.

11. ГОСТ 8.009-84. ГСИ. Нормирование и использование метрологических характеристик средств измерений. — М.: Изд-во стандартов, 1986.-37 с.

12. ГОСТ Р 51086-97. Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1998. -34 с.

13. Гершов В. И., Кутуков К. И. Многоканальный измерительный преобразователь для систем сбора данных и управления. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2002. № 2., С. 16-18.

14. Грошковский Я. Техника высокого вакуума — М.: Мир, 1975. 622 с.

15. Гуляев М. А., Ерюхин А. В. Измерение вакуума (измерение малых абсолютных давлений) — М.: Издательство комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР, 1967. — 150 с.

16. ГутниковВ. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоатомиздат, 1988. — 158 с.

17. Дешман С. Научные основы вакуумной техники М.: Мир, 1964.-510 с.

18. Дж. Диксон Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений. — М.: Мир, 1969. — 440 с.

19. Добровинский И. Р., Ломтев Е. А. Проектирование ИИС для измерения параметров электрических цепей. — М.: Энергоиздат, 1997. — 120 с.

20. Данилов А. А. Правовые и организационные проблемы метрологического обеспечения при эксплуатации ИС // Сборник докладов международной конференции «Правовые и организационные проблемы метрологического обеспечения». Пенза, 2004. с. 50—54.

21. Джексон Р. Г. Новейшие датчики: Справочник -М.: Техносфера, 2007. 380 с.

22. Ерюхин А. В. Основы вакуумных измерений М.: Машиностроение, 1977. — 60 с.

23. Золин С, Махов В., Корниенко Н., Кошта А. Мониторинг газовых регуляторных пунктов. // Современные технологии автоматизации. 1996. №4,-С. 28-31.

24. Земельман М. А. Автоматическая коррекция погрешностей измерительных устройств. М.: Изд-во стандартов, 1972. - 193 с.

25. Исмаилов Ш. Ю. Электрические измерения: Учеб. пособие. -СПб, 2000.-290 с.

26. Карпов Е. М. Измерительные преобразователи с двумя степенями свободы и их применение. М: Энергия, 1972. — 104 с.

27. Кирилина Р. С. Манометры. Вакуумметры. Мановакууммет-ры: Справ, кн. метролога. -М.: Изд-во стандартов, 1993. 249 с.

28. Кузьмин В. В. Состояние и тенденции развития современного вакуумметрического приборостроения // Вакуумная техника и технология. 2001. т. 11, № 1,С. 3-16.

29. Кузьмин В. В., Левина Л. Е., Творогов И. В. Вакуумметриче-ская аппаратура техники высокого вакуума и течеискания. — М.: Энерго-атомиздат, 1984 г. — 240 с.

30. Куликовский К. Л. Электрометрические преобразователи постоянного напряжения. — М.: Энергия, 1968. — 512 с.

31. Лекк Дж. Измерение давления в вакуумных системах М.: Мир, 1966.-208 с.

32. Левшина Е. С., Новицкий П. В. Электрические измерения физических величин: (Измерительные преобразователи) Л.: Энерго-атомиздат. Ленингр. отделение, 1983. — 320 с.

33. Ланис В. А., Левина Л. Е. Техника вакуумных испытаний. — М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. — 512 с.

34. Мартяшин А. И., Шахов Э. К., Шляндин В. М. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. — М.: Энергия, 1976.-392 с.

35. Мокров Е. А. Проблема развития датчиков в информационно-измерительных системах ракетно-космических комплексов. //Измерительная техника. 2001. № 12. С. 6-12.

36. Михеев М. Ю., Сёмочкина И. Ю., ЧувыкинБ. В. Измерительные преобразователи на базе замкнутых структур интегрирующего типа // Под. ред. В. В. Усманова. Пенза: Изд-во ПТИ, 2000. - 100 с.

37. Михотин В. Д., Шахов Э. К. Дискретизация и восстановление сигналов в информационно-измерительных системах: Учеб. пособие. Пенза: Изд-во ППИ, 1982. - 92 с.

38. Методы практического конструирования при нормировании сигналов с датчиков. По материалам семинара Practical design techniques for sensor signal conditioning. Санкт-Петербург: АВТЭКС.

39. НауманнГ., МайлингВ., Щербина А. Стандартные интерфейсы для измерительной техники. М.: Мир, 1982. — 304 с.

40. Новицкий П. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. — JL: Энергоатомиздат, 1991. 304 с.

41. Никольский С. М. Курс математического анализа, в 2- томах, т.2 М.: Наука, 1983. - 464 с.

42. Основы инвариантного преобразования параметров электрических цепей / А. И. Мартяшин, К. J1. Куликовский, С. К. Куроедов, JI. В. Орлова; Под ред. А. И. Мартяшина. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 216 с.

43. Основы вакуумной техники: Справочное пособие/ под ред. JI. Н. Розанова-М.: Машиностроение, 1990. -460 с.

44. Панфилов Д. И., Иванов B.C. Датчики фирмы Motorola. -М.: «Додэка», 2000. 96 с.

45. Пасынков В. В. Материалы электронной техники — М.: Высшая школа, 1980. 406 с.

46. Проектирование датчиков для измерения механических величин / Под. ред. Е. П. Осадчего. М.: Машиностроение, 1979. - 350 с.

47. Прянишников В. А. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока. М.: Энергия, 1990. — 320 с.

48. Пипко А. И., Плисковский В. Я., Пенчко Е. А. Конструирование и расчет вакуумных систем. — М.: Энергия, 1979. — 207 с.

49. Рабинович С. Г. Погрешности измерений— Л.: Энергия, 1978.-262 с.

50. Розанов Л. Н. Вакуумная техника: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1985. - 207 с.

51. Светлов А. В. Принципы построения преобразователей параметров многоэлементных двухполюсных электрических цепей. Пенза: Изд-во ПТУ, 1999.-144 с.

52. Симонович И. Я. Конструкция и применения электровакуумных реле. — М.: Энергоатомиздат, 1986. 252 с.

53. Солодимов И. А. Микропроцессорный системный вакуумметр // Надежность и качество. Труды международ, симпоз. В 2-х томах, т. 1. Пенза: Изд-во ПТУ, 2007. - С. 364-365.

54. Солодимов И. А. Измеритель-регулятор низкого давления для установок вакуумного напыления // Новые технологии в образовании, науке и экономике. Труды ХУП-го Междунар. Симп. — М.: Инф-изд. центр Фонда поддержки вузов, 2007. С. 94-97.

55. Солодимов И. А. Микропроцессорный измеритель-регулятор низкого давления. Материалы для пассивных радиоэлектронных компонентов // Труды Международной научно-технической конференции. — Пенза: Изд-во НИИЭМП, 2007. С. 156-161

56. Солодимов И. А. Интеллектуальный датчик вакуума для контроля герметичности аэрокосмических аппаратов / И. А. Солодимов, И. В. Волохов, Е. Н. Пятышев // Надежность и качество : тр. междунар. симп. В 2 томах, т. 1 Пенза : Изд-во ПТУ, 2008. -С. 483-485.

57. Солодимов И. А. Обзор современного состояния и тенденций развития техники измерения низкого давления // Новые технологии в образовании, науке и экономике. Труды ХХМеждунар. Симп. — М.: Инф-изд. центр Фонда поддержки вузов, 2008. С. 136—142.

58. Солодимов И. А. Широкодиапазонный интеллектуальный датчик вакуума // Датчики и системы №12, 2009. С. 41—49.

59. Солодимов И. А. Измерители токов ионизационных датчиков вакуума // Межвузовский сборник «Цифровая измерительная техника», 2009.-С. 153-163.

60. Солодимов И. А. Система мониторинга процесса откачки вакуумных коммутирующих устройств // Надежность и качество. Труды международ, симпоз. В 2-х томах, т. 1. Пенза: Изд-во ПТУ, 2009. — С. 123-124.

61. Солодимов И. А. Цифровой мановакуумметр для климатических барокамер// Материалы всероссийского форума студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и инновации в технических университетах». СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2007 — С. 41—42.

62. Солодимов И. А. Интеллектуальные датчики вакуума: принципы построения и особенности функционирования, межвузовский сборник «Цифровая измерительная техника», 2010, ожидается публикация.

63. Солодимов И. А. Повышение точности термопарных вакуумметров /А. С. Ишков, В. И. Кулапин, И. А. Солодимов // Труды I Международной научно-практической интернет-конференции «Молодежь. Наука. Инновации», 2010 — С. 54-60.

64. Смирнова О., Троицкий Ю. Интеллектуальные датчики давления. — Компоненты и технологии, №7,2006. — С. 41—54.

65. Строганов Р. П. Управляющие машины и их применение. Учебное пособие для студентов спец. «Автоматика и телемеханика». 2-е изд., перераб. и доп. М: Высшая школа, 1986. — 252 с.

66. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. М: Мир, 1982. - 512 с.

67. Телец В. А., Никифоров А. Ю. Микроэлектронные преобразователи физических величин и компоненты датчиков — перспективная элементная база микросистемной техники. // Микропроцессорная техника, 2001. № 1.-С. 41-53.

68. Федорков Б. Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. — М.: Энергоатомиздат, 1990.-320 с.

69. Фролов Е. С., Минайчев В. Е. Вакуумная техника. М.: Машиностроение, 1985. — 360 с.

70. ФроловЕ. С., Никулин Н. К. Теоретические основы процессов высокого вакуума М.: МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1978. - 72 с.

71. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2-х томах, т. 1 / Пер. с англ. М.: Мир, 1983. - 598 с.

72. Цапенко М. П. Измерительная информационная система. Учебное пособие для вузов. — М.: Энергия, 1974., 320 с.

73. Шахов Э. К. Методы построения интегрирующих АЦП: Учеб. пособие. Пенза: Изд-во ППИ, 1984. - 92 с.

74. Шенк X. Теория инженерного эксперимента — М.: Мир, 1972. -381 с.

75. Шлыков Г. П. Функциональный и метрологический анализ средств измерений и контроля: Учебн. пособие. — Пенза.: Изд-во ПТУ, 1998.-96 с.

76. Шляндин В. М. Цифровые измерительные устройства. Учебник для вузов — М.: Высшая школа, 1981. 335 с.

77. Шлетт М. Тенденции индустрии встроенных микропроцессоров -М: Открытые системы, 1998. 50 с.

78. Шило В. J1. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре М.: Сов. радио, 1979. - 368 с.

79. Электрометрические измерители тока / Ансо M. X., Ро-ос М. Э., Сакс О. В. и др. // Приборы и техника эксперимента. 1989. -№6 С. 25-38.

80. Электрические измерения неэлектрических величин / Под. ред. П. В. Новицкого — Л.: Энергия, 1975. 576 с.

81. Ярвуд Дж. Техника высокого вакуума. Теория, практика, применение в промышленности и свойства материалов / Пер. с нем. -М.: Государственное энергетическое изд-во, 1960. — 185 с.

82. Seeker P. Е., Chubb J. N / Instrumentation for electrostatic measurements // J. Electrostatics. 1984 vol.16, № 1. P. 1-19.

83. Electrometres: pensez désormais a 1 ampliop // Mesures / -1988 / vol.53, № l.P. 37-42.

84. Lange W. T. Gauges for Ultrahigh Vacuum, Phys. Today 25(8), 40 (1972), P. 23-35.

85. Smidt G. Electrical discharges in high vacuum. J. Acta Phys. Hungar., 1958, vol.9 №1, P. 33-39.