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

Досліджено питання розробки та використання шумових термометрів для відтворення та передачі термодинамічної температурної шкали. Обгрунтовано переваги шумового методу вимірювання температури. Розглянуто основні проблеми, наявні за умов проектування засобів вимірювання шумової термометрії. Досліджено джерела похибки методів вимірювання середнього значення квадрату шумової напруги, пропорційного до вимірюваної температури. Виведено вираз для межової похибки кожного з методів. Для покращання метрологічних характеристик шумових термометрів запропоновано перенести операції множення й усереднення шумових сигналів у цифрову частину, фільтрацію шумових сигналів проводити за допомогою цифрових фільтрів на базі перетворення Фур'є та використовувати первинні перетворювачі з мінімальним температурним коефіцієнтом опору. Сформовано основні концепції створення інтелектуальних фільтрів на базі перетворення Фур'є. Експериментально підтверджено коректність запропонованих математичних моделей вхідного кола шумового термометра, методики оцінювання межової похибки вимірювання температури, методу фільтрації шумових сигналів на базі перетворення Фур'є, обгрунтування рівня обмеження гармонік спектру шумового сигналу та використання гістограми спектру як критерію оцінювання якості проведеної фільтрації. Реалізовано способи та розроблено алгоритми функціонування шумових термометрів, що передбачають усереднення за частотою та за часом.

  Скачати повний текст

Вперше встановлено залежності зміни електроопору, термічний коефіцієнт електроопору, інтегральної термо-ЕРС термоелектродів залізо, мідь, константан, хромель за умов різкої циклічної зміни температури в середовищі аргону та на повітрі. Визначено величину похибки показів термопар, зумовленої термоциклуванням. Вперше визначено закономірності впливу ступеня пластичного деформування на номінальну статичну характеристику термопар залізо-константан, мідь-константан, хромель-константан. Вперше розроблено та зведено в єдиний комплекс методологічні основи оцінки ступеня пластичної деформації термоелектродного дроту за різних видів навантаження. Вперше встановлено оптимальні параметри стабілізаційного відпалу термоелектродного залізного дроту в стані поставки з метою усунення структурної неоднорідності та стабілізації термоелектричних властивостей. Експериментально встановлено величину інтегральних відхилень термо-ЕРС, викликаних реакторним опроміненням термоелектродів хромелю, копелю та константану.

  Скачати повний текст

Створено імітаційну модель впливу термоелектричної неоднорідності та профілю температурного поля на термо-ЕРС. Експериментально встановлено та теоретично обгрунтовано з позицій сучасної теорії твердого тіла зв'язок локальних механічних напружень і відхилень значень термо-ЕРС. Встановлено критично допустимий ступінь пластичної деформації хромелю, що спричиняє незворотні зміни його термоелектричних властивостей. Вперше експериментально досліджено зв'язок змін термоелектричних властивостей з інтенсивністю акустичної емісії. Експериментально встановлено, що внутрішні напруження спричинюють на порядок більші зміни термоелектричної неоднорідності алюмелю, ніж хромелю.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Досліджено властивості похибки від набутої термоелектричної неоднорідності електродів термопар і розроблено математичні моделі дрейфу функції перетворення електродів термопар типу ХА від температури експлуатації та поточної температури ділянок електродів за фіксованих часів експлуатації. Це дало змогу ідентифікувати найбільш небезпечні умови експлуатації термоелектричних перетворювачів щодо похибки від набутої неоднорідності, класифікувати методи корекції дрейфу їх функцій перетворення з точки зору впливу цієї похибки, а також запропонувати новий метод її корекції. Досліджено властивості даного методу корекції, показано, що він зменшує вплив набутої неоднорідності на результат вимірювання в 3 - 6 разів. Розроблено структуру прецизійної системи вимірювання температури та стенд метрологічної перевірки термоелектричних перетворювачів зі значною набутою термоелектричною неоднорідністю, придатні для реалізації запропонованого методу корекції.

  Скачати повний текст

Створено нові структурні елементи у системах термоконтролю технологічних процесів з метою підвищення точності та вірогідності температурних вимірювань засобами контактної термометрії, розташованими у важкодосяжних місцях на об'єктах підвищеного ризику. Проведено теоретичний розрахунок і практичну апробацію розроблених зразків самокалібрувального датчика температури (СДТ). Досліджено метрологічні характеристики зразків СДТ. Відзначено, що необхідність створення СДТ зумовлена необхідністю метрологічного забезпечення первинних перетворювачів (ПВП), розташованих у технічно необслуговуваних приміщеннях, безпосередньо за умов експлуатації, без демонтажу. Виявлено, що використання СДТ дозволяє суттєво знизити похибки вимірювань температури, що важливо для об'єктів підвищеного ризику - підприємств енергетики, металургії. З використанням результатів, одержаних завдяки проведеним дослідженням, розвинуто теорію та практичні аспекти передачі розміру одиниці температури від первинного еталона до робочих ЗВТ. Завдяки проведеному дослідженню підвищено точність температурних вимірювань за умов експлуатації засобами контактної термометрії, установленими у важкодосяжних місцях на об'єктах підвищеного ступеня ризику.

  Скачати повний текст

Установлено залежність методичної похибки діодних температурних сенсорів як функції основних конструктивних і електрофізичних параметрів - вимірювального струму, опорів бази та виводів, концентрації домішок, конфігурації p - n переходу та його опору ізоляції, що дозволило уточнити їх фізико-математичну модель й усунути вплив нестабільних параметрів на результат вимірювання температури. Запропоновано алгоритм адитивно-мультиплікативного калібрування цифрових діодних термометрів з модуляцією вимірювальних струмів на основі використання кодокерованих мір напруги, що уможливлює їх перевірку на місці експлуатації. Виявлено, що, завдяки використанню кодокерованих мір опору, є можливою реалізація оперативного метрологічного контролю процесів вимірювання температури цифровими терморезистивними термометрами, які працюють за диференційним методом вимірювання та зменшення похибок, зумовлених тридротовою лінією зв'язку, практично до значень, притаманних термометрам з чотиридротовою лінією зв'язку.

  Скачати повний текст

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

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

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

Розроблено та досліджено комутаційні перетворювачі сигналів термопар. Обгрунтовано спосіб комутаційного перетворення термоелектрорушійної сили у короткий імпульс вихідної напруги, що дозволило підвищити чутливість вимірювання температури. Розроблено схеми комутаційних перетворювачів, які дозволяють проводити вимірювання температури з високою швидкодією й роздільною здатністю, контролювати ступінь деградації термопари та досліджувати теплові властивості різних середовищ. Запропоновано математичну модель комутаційного перетворення та проведено аналіз складових результуючої похибки комутаційного перетворення. Удосконалено алгоритм вимірювання термоелектрорушійної сили у режимі протікання зовнішнього струму через спаї термопари, що дає можливість виключити вплив на результати вимірювання виділення тепла Джоуля - Ленца.

  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

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

Запропоновано та досліджено новий вид давача температури - термоелектричний перетворювач з керованим профілем температурного поля (ТЕП з КПТП). В ньому, за рахунок стабілізації власного профілю температурного поля вздовж електродів головної термопари, незалежного від змін температурного поля об'єкта вимірювання, деградаційні процеси в її термоелектродах проявляються тільки у вигляді часового дрейфу функції перетворення та не можуть себе проявити як похибка від набутої за експлуатації термоелектричної неоднорідності, у разі якої генерована термо-е.р.с. залежить не тільки від температур робочого злюту та злютів порівняння, а і від профілю температурного поля вздовж електродів термопари. Проведено аналіз похибок ТЕП з КПТП, запропоновано метод регулювання температури підсистемами ТЕП з КПТП. Теоретично оцінено методичну похибку від теплового потоку від нагрівників до робочого злюту головної термопари. Розроблено та виготовлено макет ТЕП з КПТП і стенд його дослідження, експериментально підтверджено теоретичні висновки. Розроблено структуру системи, що використовує ТЕП з КПТП, показано, що за використання вибраних технічних рішень похибка від неоднорідності не перевищує 0,2 °С, а за періодичній метрологічній перевірці головної термопари похибка виміру температури не перевищує 1,3 °С.

  Скачати повний текст

  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