Содержание к диссертации
Введение 5
1 Основы технологии производства кристаллов 9
-
Информационно - патентный поиск 9
-
Методы выращивания монокристаллов 12
-
Выращивание из паров 12
-
Выращивание из растворов 14
-
Выращивание из расплавов 18
1.3 Описание основных установок для изготовления монокристаллов . 22
-
Установка периодического действия 1ИСВ-0,01-НФ 22
-
Установка для направленной кристаллизации проходного типа ПМП-2 25
-
Установка для высокоскоростной направленной кристаллизации УВНК-8П 27
-
Прецизионные регуляторы температуры 28
-
Выводы по главе 33
2 Методы измерения действующего значения полигармонических
сигналов 35
-
Геометрическая интерпретация 35
-
Метод трубчатых сечений (МТС) 38
-
Метод наклонных трубчатых сечений (МНТС) 40
-
Метод кольцевых сечений (МКС) 44
-
Метод наклонных кольцевых сечений (МНКС) 49
-
Вычисление действующего значения полигармонического напряжения 50
-
Выводы по главе 59
3 Оценка точностных характеристик метода кольцевых сечений.... 60
-
Алгоритм исследования точности измерения действующего значения 60
-
Помехоустойчивость метода кольцевых сечений 68
-
Исследование сетевого напряжения при воздействии помехи 68
-
Вектор плотности вероятностей распределения сетевого напряжения 69
-
Вероятности переходов 71
3.3 Выводы по главе 77
4 Разработка имитационных моделей измерителя и макетирова
ние 78
-
Основные соотношения для метода кольцевых сечений 78
-
Имитационная модель измерителя действующего значения напряжения 80
4.3 Анализ модели измерителя действующего значения напряжения
при синусоидальной форме входного сигнала : 85
-
Анализ изменения величины амплитуды напряжения 88
-
Анализ изменения частоты генератора тактовых импульсов 90
-
Влияние количества хорд на погрешность измерений 91
4.4 Анализ модели измерителя действующего значения при
несинусоидальной форме входного сигнала 93
-
Анализ изменения величины амплитуды напряжения 95
-
Анализ изменения частоты генератора тактовых импульсов 97
-
Влияние количества хорд на погрешность измерений 98
4.5 Имитационная модель измерителя среднего значения мощности.. 100
-
Выбор термодатчика 105
-
Выбор измерителя действующего значения напряжения 106
-
Анализ измерителя среднего значения мощности 107
-
Анализ измерителя среднего значения мощности при температуре, не изменяющейся за период измерения 108
-
Анализ измерителя среднего значения мощности при температуре, линейно-изменяющейся за период измерения 112
4.6 Техническая реализация 119
4.7 Выводы по главе 120
Заключение 122
Список использованных источников 124
Приложение А Результаты исследования моделей преобразователей
гармонических процессов 135
Приложение Б Справки о внедрении 140
Введение к работе
Актуальность темы. В системах автоматического регулирования, используемых при изготовлении кристаллов, стоит задача регулирования следующих технологических параметров: напряжения питания, градиента температуры, скорости вытяжки, которые могут быть представлены в виде полигармонических сигналов. Особенностью регулирования является малая скорость протекающих процессов, их негармонический характер и работа в условиях помех. Одним из путей решения данной задачи является анализ и совершенствование методов измерения, а также разработка специализированного измерителя действующего значения напряжения [1—12].
Цель работы и задачи исследования. Повышение эффективности управления процессами направленной кристаллизации на основе совершенствования метода измерения напряжения и создание специализированного измерителя интегральных параметров.
Для достижения цели диссертационной работы были поставлены и решены следующие задачи: разработка классификации методов измерения полигармонических процессов; анализ методов преобразования интегральных параметров полигармонических процессов; выбор и совершенствование наиболее перспективного метода, а именно метода кольцевых сечений; разработка и исследование специализированного измерителя действующего значения напряжения на основе метода кольцевых сечений для системы автоматического регулирования параметров установки направленной кристаллизации; анализ помехоустойчивости измерителя на основе метода кольцевых сечений; разработка измерителя среднего значения мощности.
Методы исследования. В исследованиях использовались интегральное исчисление, теория рядов, теория вероятности и математической статистики, методы статистических испытаний и среда Simulink математического пакета MATLAB.
Научная новизна работы заключается в следующем: - разработана методология расчета действующего значения напряжения с использованием метода кольцевых сечений, в том числе: а) разработана методика исследования точности определения дейст вующего значения для метода кольцевых сечений; б) проведена оценка помехоустойчивости метода кольцевых сечений. Практическая ценность работы: создана структурная схема специализированного измерителя действующего значения напряжения для системы автоматического регулирования параметров установки направленной кристаллизации; создана имитационная модель специализированного измерителя действующего значения напряжения для системы автоматического регулирования параметров установки направленной кристаллизации; повышена помехоустойчивость регулятора температуры за счет использования метода кольцевых сечений.
Реализация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы внедрены в производство монокристаллов КГВ РУП «Оптик» г. Лида Беларусь, где необходимо использование быстродействующего измерителя действующего значения. Внедрены в учебном процессе Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева при обучении студентов.
Основные положения, выносимые на защиту: классификация методов измерения полигармонических процессов; метод кольцевых сечений для измерения действующего значения напряжения; структурная схема измерителя действующего значения напряжения на основе метода кольцевых сечений; модель измерителя действующего значения напряжения; - общая структурная схема регулятора температуры, с применением разработанного измерителя действующего значения напряжения.
Апробация работы. Все основные результаты теоретического и практического характера, полученные автором, докладывались на XIX Гагарин-ских чтениях, Москва, 2003 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Моделирование и обработка информации в технических системах», Рыбинск, 2004 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работах, из них 3 депонированных рукописи и 9 тезисов докладов.
Краткое содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав и заключения, а также списка использованных источников и 2-х приложений.
Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цели работы, основные задачи и методы исследования, охарактеризована научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту, кратко изложено содержание работы.
В первой главе представлены результаты патентно-информационного поиска, рассмотрены методы выращивания монокристаллов из паров, растворов и расплавов. Дано описание основных установок для изготовления монокристаллов, а также рассмотрены прецизионные регуляторы температуры.
Во второй главе представлена классификация методов преобразования интегральных параметров полигармонических процессов, дан сравнительный анализ методов определения интегральных параметров, по преимуществам методов и их недостаткам выбран наиболее оптимальный из них.
Третья глава посвящена исследованию точностных характеристик метода кольцевых сечений, построению структурной схемы измерителя действующего значения напряжения и анализу помехоустойчивости метода кольцевых сечений.
В четвертой главе разработаны и представлены имитационные модели измерителя действующего значения напряжения и измерителя среднего значения мощности. Проведен анализ измерителей при изменении интегральных параметров. Представлена структурная схема регулятора температуры, в состав которой входит измеритель действующего значения напряжения.
В заключении приведены основные выводы и результаты работы.
