Разработка наукоемких технологий невозможна без современных средств контроля.
Разработка электроемкостных методов и неинвазивных средств контроля в современных технологиях связана с созданием накладных и проходных преобразователей, экранированных накладных измерительных конденсаторов (ЭНИК), датчиков, сенсоров (межпальцевый датчик, микроэлектромеханические системы (МЕМS), датчиков, интегрированных с RFID-системами и др. устройствами [1–24].
Таким образом, аналитические модели для емкостных датчиков в большинстве случаев основываются на упрощенных конфигурациях и идеализированных предположениях, которые ограничивают точность их расчета для реальных конструкций [4].
В моделях, построенных с использованием методов конформных преобразователей, непосредственного расчета напряженности электрического поля, континиума или решения [5, 4].
В уравнении Лапласа, с расчетом граничных условий, электроды имеют нулевую толщину. Это допущение действительно, когда толщина электродов мала по сравнению с геометрическими размерами секции датчика или погонной длиной электродов. Для миниатюрных датчиков с конечной длиной и толщиной электродов указанные модели приводят к существенным расхождениям между теоретическими и экспериментальными данными. В связи с этим основная нагрузка расчета электрических параметров ложится на численные методы расчета [7, 16, 20–22, 25–29].
Более пятидесяти лет назад численные методы получили интенсивное развитие и широкое применение при расчете реальных электроемкостных конструкций, что предопределило образование этого направления научных исследований в самостоятельную отрасль науки, а именно в вычислительную электродинамику. В этой области разработано и используется большое количество аналитических программ и электродинамических систем оптимизации: ELCUT, SPEAGSEMCAO, CST-MicrowaveStudio, AnsoftFEM и др., с помощью которых проводят сложные расчеты параметров электродинамических систем и электромагнитных полей.
Развитие вышеприведенных разработок привело к дальнейшему развитию их теории, созданию методик и алгоритмов моделирования электромагнитного поля электроемкостных преобразователей (ЭМП), построению адекватных моделей, эффективных алгоритмов анализа экспериментальных данных [5, 7, 10, 15, 36, 18–23].