РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО СЕНСОРА, ПРИМЕНЯЕМОГО ДЛЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Авторы

  • Асем Кабдолдина Институт механики и машиностроения имени академика У.А. Джолдасбекова
  • Жомарт Уалиев Институт механики и машиностроения имени академика У. А. Джолдасбекова, Институт цифровой техники и технологий
  • Қанибек Сансызбай Академия логистики и транспорта
  • Назым Кабдолдина Кызылординский университет имени Коркыт Ата
  • Алтынай Кыдырбаева Алматинский технологический университет

DOI:

https://doi.org/10.52167/1609-1817-2024-130-1-382-394

Ключевые слова:

оптоволокно, датчик, формирование, электроадгезив, соединение, травление, стабильность, комбинация функций

Аннотация

Предметом исследования является проектирование и технология изготовления композитных волоконно-оптических датчиков. Они используются в режиме жесткой эксплуатации. Суть задачи заключается в исследовании конструкции и совместимости оптических и микромеханических свойств для одновременного измерения нескольких физических величин. В этом отношении выбранный метод модульного преобразования решает проблему комбинированности измерения. Разработанная конструкция и технология электрического соединения значительно снижают внутренние механические напряжения датчика и повышают стабильность работы комбинированного датчика в экстремальных условиях эксплуатации. Аналитические модели, связывающие величину и ориентацию внутренних механических напряжений с характеристиками временной устойчивости для сложных конструкций, как правило, отсутствуют. На практике полученные результаты исследований могут быть применены к комбинированным датчикам давления и температуры, давления и вибрации и т.д.

Биографии авторов

Асем Кабдолдина, Институт механики и машиностроения имени академика У.А. Джолдасбекова

PhD, Алматы, Казахстан, assemkabdoldina@gmail.com

Жомарт Уалиев, Институт механики и машиностроения имени академика У. А. Джолдасбекова, Институт цифровой техники и технологий

PhD, Алматы, Казахстан, zh-u@mail.ru

Қанибек Сансызбай, Академия логистики и транспорта

PhD, Алматы, Казахстан, k.sansizbay@alt.edu.kz

Назым Кабдолдина, Кызылординский университет имени Коркыт Ата

магистр, старший преподаватель, Кызылорда, Казахстан, naz_82k@mail.ru

Алтынай Кыдырбаева, Алматинский технологический университет

магистрант, Алматы, Казахстан, mook@atu.kz

Библиографические ссылки

[1] Ghorat M., Gharehpetian G. B., Latifi H., Hejazi M. A., Bagheri M. High-Resolution FBG-Based Fiber-Optic Sensor with Temperature Compensation for PD Monitoring. Sensors, 2019 (23), 5285. doi: https://doi.org/10.3390/s19235285

[2] Mikhailov P., Ualiyev Z., Kabdoldina A., Smailov N., Khikmetov A., Malikova F. Multifunctional fiber-optic sensors for space infrastructure. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5, 2021 (5 (113)), 80–89. doi: https://doi.org/10.15587/ 1729-4061.2021.242995

[3] Song P., Ma Z., Ma J., Yang L., Wei J., Zhao Y., Zhang M., Yang F., Wang X. Recent Progress of Miniature MEMS Pressure Sensors. Micromachines, 2020, 11 (1), 56. doi: https://doi.org/10.3390/mi11010056

[4] Bai L., Zheng G., Sun B., Zhang X., Sheng Q., Han Y. High-precision optical fiber pressure sensor using frequency modulated continuous-wave laser interference. AIP Advances, 2021, 11 (2), 025038. doi: https://doi.org/10.1063/5.0035643

[5] Королев В. А., Потапов В. Т. Волоконно-оптические датчики температуры и давления в биомедицине. Вестник новых медицинских технологий том. XVIII, 2011, 3, 256–258.

[6] Pevec S., Donlagic D. Miniature fiber-optic sensor for simultaneous measurement of pressure and refractive index. Optics Letters, 2014, 39 (21), 6221–6224. doi: https://doi.org/10.1364/ol.39.006221

[7] Mendoza E. A., Esterkin Y., Kempen C., Sun Z. Multi-channel monolithic integrated optic fiber Bragg grating sensor interrogator. Photonic Sensors, 2011, 1 (3), 281–288. doi: https://doi.org/10.1007/s13320-011-0021-8

[8] Zhou N., Jia P., Liu J., Ren Q., An G., Liang T., Xiong J. MEMS-Based Reflective Intensity-Modulated Fiber-Optic Sensor for Pressure Measurements. Sensors, 2020, 20 (8), 2233. doi: https://doi.org/10.3390/s20082233

[9] Цаплин А. И., Репин В. Н. Патент № 2269755 РУ. Волоконно-оптический датчик давления. МПК: Г01Л11/02. объявлен: 07.07.2004; опубликовано: 10.02.2006.

[10] Стоеш К.У., Боид К.Д. Патент № 2473874 РУ. Распределенные оптические датчики давления и температуры. МПК: Г01Л11/02. объявлен: 29.06.2009; опубликовано: 27.01.2013.

[11] Mikhailov P., Ualiyev Z. Sensor stability assurance problems and their relationship with the overall problems of providing system performance quality. MATEC Web of Conferences, 2020, 329, 03032. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/202032903032

[12] Тимошенков С.П., Бойко А.Н., Симонов Б.М. Методы сборки и монтажа макетных образцов микроэлектромеханических систем. Известия вузов. Электрон, 2010, 84, 58–63.

[13] Ozhikenov K., Mikhailov P., Kabdoldina A., Ualiyev Zh. The forming processes of local removal of semiconductor materials in micromechanical devices manufacturing technologies International Journal of Mechanical Engineering and Technology, 2018, 9 (10), 1356–1367.

[14] Андреев К.А., Власов А.И., Шахнов В.А. Кремниевые преобразователи давления с защиты от перегрузки. Датчики и системы, 2014, 10, 54–57.

[15] Синев Л. С. Особенности использования электростатических соединений кремния со стеклом в технологии микросистем. Инженерный вестник. МГТУ им. Н. Е. Бауман, 2014, 5, 501–509.

[16] Khandan O., Stark D., Chang Alexander., Rao M. P. Wafer-scale titanium anodic bonding for microfluidic applications. Sensors and Actuators B: Chemical, 2014, 205, 244–248. doi: https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.08.083

[17] Ушков А. В., Козлов А. Н. Проектирование, производство и исследование кремниевых чувствительных элементов давления со встроенной защитой от перегрузки. Нано- и микросистемы. техн., 2007, 5, 49–51.

[18] Dragoi V., Pabo E., Burggraf J., Mittendorfer G. CMOS: compatible wafer bonding for MEMS and wafer-level 3D integration. Microsystem Technologies, 2012, 18 (7–8), 1065–1075. doi: https://doi.org/10.1007/s00542-012-1439-7

[19] Ran Z., He X., Rao Y., Sun D., Qin X., Zeng D. et al. Fiber-Optic Microstructure Sensors: A Review. Photonic Sensors, 2021, 11 (2), 227–261. doi: https://doi.org/10.1007/s13320-021-0632-7

[20] Михайлов П.Г. Моделирование влияния краевого электростатического эффекта на функцию преобразования тонкопленочных квазидифференциальных емкостных чувствительных элементов. Журнал физики: серия конференций, 2021, 2096 (1), 012143. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2096/1/012143.

[21] Wang Y. Fiber-Optic Sensors for Fully-Distributed Physical, Chemical and Biological Measurement. 2012, Blacksburg. Available at: https://vtechworks.lib.vt.edu/bitstream/handle/10919/19222/Wang_Y_D_2013.pdf?sequence=1

[22] Bachin V. A. Diffuzionnaia svarka stekla i keramiki s metallami. Moscow: Mashinostroenie,1986, 184.

[23] Ouyang Y., Guo H., Ouyang X., Zhao Y., Zheng Z., Zhou C., Zhou A. An In-Fiber Dual Air-Cavity Fabry–Perot Interferometer for Simultaneous Measurement of Strain and Directional Bend. IEEE Sensors Journal, 2017(11), 3362–3366. doi: https://doi.org/10.1109/jsen.2017.2693501

[24] Pargfrieder S. et al. New low temperature bonding technologies for the MEMS Industry. The 6th Korean MEMS Conf. 2004.

[25] Yufeng J., Jiaxun Z. MEMS Vacuum Packaging Technology and Applications. 2005 6th International Conference on Electronic Packaging Technology, 2005. doi: https://doi.org/10.1109/icept.2005.1564710

[26] Чернов А.С., Самородов А.Л., Хабаров С.П., Гридчин В.А. Фоточувствительный элемент для сенсора давления с оптической пространственной модуляцией. Нано- и микросистемная техника, 2016, 18 (7), 416–423.

[27] Синев Л.С., Рябов В.Т. Согласование коэффициентов термического расширения при электростатическом соединении кремния со стеклом. Микро- и наносистемная техника, 2011, 5, 24–27.

Загрузки

Опубликован

12.01.2024

Как цитировать

Кабдолдина, А., Уалиев, Ж., Сансызбай, Қ., Кабдолдина, Н., & Кыдырбаева, А. (2024). РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО СЕНСОРА, ПРИМЕНЯЕМОГО ДЛЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ. Вестник КазАТК, 130(1), 382–394. https://doi.org/10.52167/1609-1817-2024-130-1-382-394

Выпуск

Раздел

Автоматизация, телемеханика, связь, компьютерные науки

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >> 

Похожие статьи

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.