Проведено сравнительное исследование влияния материалов мембраны – монокристаллического кремния и оксида алюминия на температурный дрейф частот композитных резонаторов. На основе упрощенной трехмерной модели, состоящей из участка мембраны и резонатора, проведен численный расчет тепловых деформаций модели. Показан характер тепловых деформаций резонатора на мембранах из кремния и керамики. По результатам исследования была изготовлена керамическая мембрана методом лазерного травления. С помощью численного моделирования показано, что использование керамической мембраны позволяет существенно снизить термические напряжения за счёт согласования коэффициентов теплового расширения мембраны и резонатора. По результатам испытания метода лазерного травления для формирования керамических мембран установлено, что при превышении глубины травления керамической подложки более 150 мкм наблюдается выраженная деформация поверхности и рост шероховатости, что негативно сказывается на чувствительности и стабильности датчиков.
Рассмотрены возможности технологического обеспечения равномерности распределения толщины тонкоплёночного металлического покрытия, наносимого методом магнетронного напыления на внутреннюю поверхность тонкостенного кварцевого резонатора, выполненного в форме полусферы. Показана возможность минимизации разнотолщинности покрытия оптимизацией диаметра кольцевой зоны эмиссии магнетрона в сочетании с расстоянием от резонатора до мишени и из напыляемого материала. Дальнейшее повышение равнотолщинности покрытия возможно на основе применения неподвижного экрана с отверстием, форма и расположение которого рассчитываются аналитически, а окончательная конфигурация контура уточняется эмпирически.
Проведён расчёт и сделан анализ влияния термомеханического состояния конструкционных элементов датчика плотности плазмы (ДПП) на динамику изменения параметров резонатора при воздействии тепловых потоков круговой солнечно-синхронной орбиты (ССО) в условиях длительной эксплуатации. Из результатов анализа следует, что по квазипериодическому закону (КПЗ) синхронно во времени при движении наноспутника на орбите изменяются температурное поле; относительные смещения конструктивных элементов зондов ДПП в поперечном и продольном направлениях в результате термоупругих деформаций. По результатам расчета деформаций в модельном приближении двухпроводной линии была определена относительная чувствительность (1,19810-3–2,11510-3) резонатора, которая пропорциональна сдвигу резонансной частоты. Установлено на основе расчёта, что сдвиг резонансной частоты аналогично изменяется по КПЗ как в сторону меньших -311,93 кГц, так и больших частот 550,597 кГц относительно резонанс-ной частоты при отсутствии воздействия тепловых потоков за время пяти вит-ков обращения наноспутника вокруг Земли. В этом диапазоне частот вычислялись значения диэлектрической проницаемости, плотности электронной плазмы.
Исследована возможность измерения электронной плотности плазмы в моменты времени, когда резонансный сдвиг равен нулю. Определена допустимая пятипроцентная область электронной плотности плазмы, в которой резонансный сдвиг незначительно влияет на возможность точного измерения плотности плазмы.
В другие моменты времени сдвиг резонансной частоты приводит к изменению диэлектрической проницаемости плазмы, и в результате точность измерений плотности плазмы будет снижаться. Относительная чувствительность ДПП является важной характеристикой для получения достоверных результатов измерений плотности плазмы при необходимой относительной чувствительность датчика должна составлять (10-4–10-5).