Дисертація присвячена проблемі підвищення точності шумових термометрів, зокрема зменшенню похибок шумового термометра, які виникають при передачі вимірювального термошумового сигналу від первинного перетворювача до вимірювального блока шумового термометра. Сформульовано рекомендації щодо вибору параметрів первинного перетворювача, типу ліній зв'язку, для різних шумових термометрів в залежності від частотного діапазону, довжини лінії і температурного діапазону. Запропоновано схеми шумових термометрів з корекцією похибки, спричиненої спотворенням вимірювального сигналу при його передачі до вимірювального блока та накладанням неінформативних шумових сигналів. На основі запропонованих методів корекції розроблено алгоритми і програмне забезпечення для розрахунку параметрів системи. Запропоновано методику визначення параметрів первинного перетворювача. Розроблено методику розрахунку параметрів первинного перетворювача, лінії зв'язку, схем корекції при розробці нових моделей шумових термометрів.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено проблемі створення шумового термометра (ШТ) промислового застосування, придатного для вимірювання термодинамічної температури з високою точністю та бездемонтажної перевірки існуючих термоперетворювачів опору на об'єктах. Виведено функцію перетворення ШТ з використанням математичного апарата статистичного аналізу. Отримано вирази стосовно визначення методичної похибки, пов'язаної з випадковою природою корисного сигналу, а також інструментальних похибок каналу перетворення шумового сигналу. Доведено залежність методичної похибки від часу перетворення, робочої частоти смуги ШТ та відношення рівнів корисного сигналу до неінформативного. Запропоновано методику вибору опору первинного перетворювача у залежності від шумових параметрів активних елементів вхідного каскаду кореляційного підсилювача. Розроблено схемні рішення вторинного приладу та отримано математичні вирази, які дозволяють поставити вимоги до параметрів елементів схеми, виходячи з потрібної точності перетворення. Сформульовано рекомендації щодо градуювання ШТ та запропоновано методи алгоритмічної корекції результату вимірювання.

  Скачати повний текст

Розроблено конструкції та технології виготовлення твердотільних давачів температури, а також мідний термоперетворювач опору з використанням тонкоплівкових технологій. Особливу увагу приділено вивченню часової стабільності параметрів розроблених термоперетворювачів опору. В якості метрологічного забезпечення для термодавачів використано ЯКР-термометр. Закис міді використано як термометричну речовину. Порівняння рентгенограм свіжовиготовленого і зразків закису міді тридцятирічної давності свідчать про високу стабільність параметрів кристалічної гратки і, відповідно, стабільність закису міді як хімічної сполуки. На основі розроблених термодавачів створено низку приладів - диференційний термомет, терморезистивний анемометр з опосередкованим нагрівом термочутливого елемента, вимірювач вологості атмосфери в середині корпусів ІС.

  Скачати повний текст

Запропоновано фізичну модель процесів на поверхні та в об'ємі каналу метал - діелектрик - напівпровідник (МДН)-транзистора з урахуванням комплексу різних факторів впливу. На її основі розроблено математичну модель, яка представляє аналітичні залежності активної та реактивної компонент малосигнального імпедансу двозатворного МДН-транзистора від температури у широкому частотному діапазоні для рзних зміщень на затворі. Апробовано комплексний метод експериментальних досліджень реактивних властивостей МДН-структур, який поєднує відомі класичні методи дослідження з радіовимірювальними методами вимірювання комплексних опорів чотириполюсників, що дозволяє усунути фізичну неоднозначність трактування результатів. Запропоновано пристрої з метою вимірювання температури автогенераторного типу, еквівалентні коливні контури в яких реалізовано на двозатворному МДН-транзисторі, що забезпечує високу чутливість та дозволяє вирішити проблему підвищення точності вимірювання температур у 2 - 3 рази. Рекомендовано застосовувати метод Ляпунова для аналізу стійкості розроблених перетворювачів температури, який дозволив отримати функції їх перетворення. Оцінено чутливість розроблених перетворювачів і проаналізовано похибки їх вимірювання.

  Скачати повний текст

Наведено теоретичні та практичні методи підвищення точності, метрологічної надійності та розширення функціональних можливостей вимірювальних перетворювачів температури для приладів теплового контролю складу речовин із застосуванням напівпровідникових чутливих елементів з p-n-переходом. Визначено основні термочутливі параметри та величини вимірювальних струмів сенсорів для систем теплового контролю складу речовин. Запропоновано новий схемотехнічний метод вимірювання температури сенсором з p-n-переходом, що дозволяє отримати лінійну характеристику перетворення за умов максимальної чутливості та мінімального струму саморозігріву сенсора. Розроблено алгоритмічний метод визначення падіння напруги на активній частині напівпровідникових сенсорів, що дозволяє виключити вплив падіння напруги на пасивній частині та об'ємних опорах електродів систем дистанційного контролю складу речовин. Розроблено багатоточкові системи теплового контролю складу та параметрів речовин із напівпровідниковими ключами-сенсорами, в яких виключено вплив опорів провідників, перехідних опорів ключів, об'ємних опорів сенсорів, а також нестабільності параметрів p-n-переходу. Ефективність запропонованих методів і засобів виміру обгрунтовано теоретично та підтверджено експериментально.

  Скачати повний текст

Розроблено нові сенсори температури на основі інтегральної електроніки та оптики: термосенсорних інтегральних схем (ІС), рідкокристалічних і волоконно-оптичних структур для термометрії. Досліджено закономірності модифікації рідкокристалічних матеріалів для термометрії. Розроблено нові рідкокристалічні сенсори температури на основі фазових переходів, селективності пропускання та розкладу білого світла. Наведено нові мікроелектронні сенсори температури систем: скловолокно - рідкрий кристал, оптична призма - рідкрий кристал, в основу роботи яких покладено температурну залежність параметрів світлового потоку.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано наукові засади оптимального проектування крильчастих засобів вимірювання витрат рідин (ЗВВР). Розвинуто теорію проектування швидкісних крильчастих витратомірів і лічильників. Розроблено математичну модель, яка враховує гідродинамічні особливості потоку вимірювальної рідини за умов її взаємодії з первинним перетворювачем приладу та дозволяє відтворити його роботу за умов усталеного та несталого режимів. Одержано аналітичні залежності динамічних і статистичних характеристик крильчастих ЗВВР, виявлено вплив на їх роботу геометричних параметрів конструкцій та властивостей вимірюваних рідин. Запропоновано комплексний алгоритм розв'язання задачі оптимізації крильчастих ЗВВР за критеріями одержання мінімальної відносної похибки вимірювань, середньоінтегральної відносної похибки вимірювань, а також мінімальної нелінійності градуювальної характеристики. Побудовано систему оптимального проектування крильчастих засобів вимірювання витрат рідин на базі розробленої математичної моделі, створеного комплексного алгоритму оптимізації та відповідного програмного забезпечення.

  Скачати повний текст

Розроблено оптимальний метод контролю якості термоелектродних матеріалів з метою його подальшої стандартизації. Відзначено, що запропонований метод дозволяє проводити процедуру контролю безконтактним шляхом з застосуванням вихрових струмів. Здійснено експериментальні дослідження впливу термоелектричної неоднорідності на електричні та термоелектричні властивості термоелектродного дроту. Проаналізовано модель параметричного вихорострумового перетворювача та досліджено характер і рівень впливу заважаючих факторів на вихідний сигнал перетворювача. Розроблено засади для створення стандартизованих методик контролю якості термоелектродного дроту вихорострумовими технічними засобами.

  Скачати повний текст

Створено методики визначення параметрів фазових рівноваг (ФР) робочих тіл вуглеводневого та металогідридного типів, яких використовують у теплотехнічних пристроях. Розроблено математичні моделі рівноваг рідина - пара у багатокомпонентних молекулярних сумішах. Наведено опис фазових діаграм металогідридів невпорядкованих фаз. Ці моделі та їх числові реалізації грунтуються на єдиному статистико-механічному підході у межах термодинамічної теорії збурень без використання емпіричних параметрів. Запропоновано процедури редукції загальної системи розрахунку у вуглеводневих робочих тілах, попереднього визначення фазового стану та оцінки початкових значень параметрів, що значно скорочує обсяг обчислення. На підставі задовільного погодження розрахункових і експериментальних фазових діаграм вуглеводневих систем і металогідридів підтверджено адекватність запропонованих математичних моделей та достовірність одержаних результатів.

  Скачати повний текст

Розкрито науково-методичні засади проектування первинних термоперетворювачів з покращеними метрологічними і експлуатаційними характеристиками, проаналізовано причини нестабільності термометричних властивостей матеріалів їх чутливих елементів (ЧЕ). Досліджено вплив механічних напружень і деформацій на термоелектрорушійні сили термоелектродних матеріалів та вплив експлуатаційних факторів на їх термометричні властивості. Висвітлено основні причини, що спричиняють нестабільність метрологічних характеристик ЧЕ класичних термоперетворювачів та шляхи зменшення їх впливу. Доведено доцільність застосування для виготовлення ЧЕ матеріалів з невпорядкованою структурою. Викладено концепцію створення прецизійних первинних термоперетворювачів та розглянуто перспективність застосування для виготовлення їх ЧЕ металевих шкел (МШ). Розкрито технологічні аспекти процесу одержання МШ, висвітлено формування оптимальних для термометрії структурних та електрофізичних властивостей, вплив параметрів технологічного процесу гартування на геометричні та структурні характеристики МШ. Відзначено, що МШ притаманні два основних типи структурних неоднорідностей, які визначаються змінами локальної густини та локальними напруженнями зсуву. Доведено структурну подібність полікомпонентних та потрійних МШ і розтопів. Розроблено основні засади одержання МШ з високою термічною стійкістю. Наведено критерії нормування основних характеристик МШ. Виявлено стабільність структурних та електрофізичних властивостей МШ у функції впливу експлуатаційних факторів. Запропоновано методику оцінювання часу напрацювання МШ залежно від температури їх експлуатації.

  Скачати повний текст

Розроблено прецизійні мости змінного струму, що дають змогу проводити експериментальне дослідження частотної залежності активного опору термометрів. Здійснено теоретичне дослідження похибок термометрів опору та залежності цих похибок від частоти та вимірюваної температури. Розроблено структурні схеми прецизійних трансформаторних мостів, проведено аналіз їх метрологічних характеристик та запропоновано шляхи зменшення похибок стосовно цих мостів. Розроблено схеми безтрансформаторних мостів й алгоритм калібрування, що дає змогу підвищити точність таких пристроїв. Створено термометричний міст змінного струму для високоточного вимірювання опору, який разом з термометром здійснює прецизійне вимірювання температури.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Проаналізовано розвиток теоретичних засад і принципів побудови реперних точок температури з використанням металевих стопів евтектичної концентрації як робочої речовини. Висвітлено причини нестабільності відтворення температури фазових переходів топлення - кристалізація. Встановлено, що базовими джерелами нестабільності відтворюваності температури та неєдиності металевих реперних точок МТШ - 90 є неоднозначність визначення концентрації та природи домішок, а також відсутність належних уніфікованих, індивідуальних для кожної робочої речовини, технологій реалізації фазових переходів кристалізації. Показано, що евтектичні ізотопи у певному температурному інтервалі після топлення зберігають мікронеоднорідну структуру. Доведено, що завдяки кластерній будові структура евтектичних розтопів особливо чутлива до накладення фізичних полів. Розроблено методологію оцінки значень енергетичного вливу на розтоп робочої речовини з метою формоутворення дрібнодисперсної, рівнозернистої енергонасиченої структури, яка забезпечує найбільш ізотермічне плато топлення. Контроль формування оптимального рівня однорідності та дисперсності кристалічної структури робочої речовини під час її кристалізації здійснюється з використанням адаптованого методу акустичної емісії (АЕ). У процесі топлення розроблений метод використовується для визначення початку та завершення фазового переходу. Наведено результати дослідження прецизійного складу евтектики системи In - Ga - Sn, необхідного рівня перегріву розплаву, параметрів його енергетичної обробки та умов кристалізації, оптимальних для одержання наступного максимально ізотермічного плато топлення, а також рівня його тривалої cтабільності з застосуванням рентгенографічного, віскозиметричного, калориметричного, металографічного, диференціального термічного та АЕ методів аналізу.

  Скачати повний текст

Розроблено методику визначення оптимального часу зварювання у твердій фазі в електростатичному полі кремнію зі склом у процесі виготовлення напівпровідникових датчиків тиску. Встановлено вплив на швидкість формування з'єднань пікового значення густини струму зварювання, яке за незмінної напруги залежить від шорсткості контактуючих поверхонь і величини відношення номінальної площі контакту деталей до сумарного периметра бокових поверхонь трубчатої скляної деталі. З'ясовано, що показники електростатичних сил стиснення визначаються відношенням падіння зварювальної напруги на контактному опорі до величини повітряного зазору між з'єднуваними поверхнями у початковий момент прикладення зварювальної напруги. Розроблено методику визначення часу зварювання безпосередньо у даному процесі. Встановлено, що для збільшення міцності з'єднань необхідно забезпечити мінімальне значення відношення номінальної площі контакту деталей до сумарного периметра бокових поверхонь трубчатої скляної деталі. Розроблено технологію виготовлення багатошарових вузлів типу кремній - скло - кремній за один цикл зварювання.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Для моделювання первинних перетворювачів фізичних величин за їх функціями перетворення розроблено апарат балансних наближень нелінійними чебишовськими сплайнами, який дозволяє оптимізувати наближення за точністю та складністю. Досліджено властивості балансового наближення функцій чебишовськими розривними сплайнами з ланками у вигляді нелінійних виразів. Запропоновано методи й алгоритми знаходження параметрів таких балансних наближень з заданою точністю чи заданою кількістю ланок. Побудовано поліпшену ітераційну процедуру для знаходження меж ланок чебишевського сплайну, яка має вищий порядок збіжності, ніж відомі, установлено достатню умову збіжності цієї процедури. Уперше розроблено методику знаходження балансного наближення функціональної залежності чебишовським розривним сплайном на безмежному проміжку. Одержано оцінку точності такого наближення. Розроблені методи й алгоритми реалізовано у вигляді пакетів програм NLAPPROX та TABNLAPPROX у системі комп'ютерної адгебри Maple для наближення нелінійними чебишовськими сплайнами градуювальних характеристик термоперетворювачів, заданих аналітично або у табличному вигляді.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано концептуальні підходи до створення енергоощадних систем теплохладопостачання з використанням абсорбційних термотрансформаторів. На підставі даних системного аналізу запропоновано блочну модель енергоощаджувальної установки з бромістолітієвими перетворювачами теплоти. Одержано нові експериментальні дані, що характеризують інтенсивність тепловіддачі за умов кипіння водних розчинів броміду літію в об'ємі на гладких і оребрених трубах. Оцінено вплив інгібіторів корозії у розчині броміду літію під час його кипіння в об'ємі на коефіцієнт тепловіддачі від поверхні гладких і оребрених труб.

  Скачати повний текст

Розроблено функціональні та принципові електронні схеми засобів дослідження впливу часу сканування температури у ємнісному далитометрі на точність вимірювання температурного коефіцієнта лінійного роширення (ТКЛР). Установлено, що запропоновані електронні схеми сенсорів підвищують точність вимірювання ТКЛР на 5 % у порівнянні з фантастронним та цифровим методами нагріву досліджених заразків. Запропоновано схемотехнічне рішення з використанням тонкоплівкових сенсорів температури у тепловому генераторі лінійно змінної напруги, який забезпечує лінійність і практично необмежений час сканування температури у порівнянні з цифровими та фантастронними генераторами напруги. Досліджено вплив процесу передачі деформації калібровочного п'єзоелементу на величину зміни ємності давача. Розроблено математичну модель, яка дозволяє враховувати вплив пружних властивостей елементів конструкції на результати вимірювання ТКРЛ. Створено математичну модель лінеаризації залежності опору тонкоплівкового сенсора від швидкості потоку повітряних мас. Запропонована модель спрощує схемотехнічні рішення та програмні засоби автоматизованого дослідження потоків.

  Скачати повний текст

Визначено вплив ефектів вихрових термоелектричних струмів, а також ефектів Джоуля, Пельтье, Томсона в зонально-неоднорідному термоелементі на його характеристики. Досліджено питання щодо оптимізації цього впливу для підвищення коефіцієнта корисної дії, вихідної потужності та надійності. Установлено особливості проектування зонально-неоднорідних термоелементів за умов використання їх в термоелектричних перетворювачах енергії. Створена теорія зонально-неоднорідного термоелемента розвиває знання щодо фізичних процесів, які відбуваються в зонально-неоднорідному середовищі та є теоретичною базою розробки об'єктно-орієнтованих комп'ютерних технологій моделювання й оптимізації термоелектричних пристроїв з неоднорідних, зокрема функціонально-градієнтних і композитних термоелектричних матеріалів.

  Скачати повний текст