Мезоструктурный датчик для измерения температуры в условиях критических эксплуатационных нагрузок

• Автор: Абед Длеар Хасан
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ДАТЧИКОВ И УСТРОЙСТВ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

1Л Основные классификации датчиков температуры

» 1.2 Устройства измерения температуры

1.2 Л Измерительные устройства температуры механического типа

1.2.1.1 Жидкостные термометры

1.2.1.2 Термометр с датчиком на биметаллической ленте

1.2.1.3 Термометр давления

1.2.2 Термопарные устройства измерения температуры

ф 1.2.2.1 Принцип действия

1.2.2.2 Стандартные термопары

1.2.2.3 Схемы включения термопар
1.2.2.4 Термобатареи
1.2.3 Терморезистивные устройства измерения температуры
1.2.3.1 Резистивные датчики температуры
1.2.3.2 Сравнение 1Ш>датчиков с термопарами
1.2.3.3 Терморезисторы
1.2.4 Полупроводниковые схемы
• 1.2.5 Бесконтактные температурные датчики
1.2.5.1 Принцип действия
1.2.5.2 Инфракрасный пирометр
1.2.5.3 Оптический пирометр
1.2.6 Рекомендации по выбору типа датчика
ГЛАВА 2 МОДЕЛИ ФИЗИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОПОЛОГИИ МЕЗОСТРУКТУРЫ РЕЗИСТИВНОГО ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ

2.1 Метод получения мезоструктуры термодатчика и описание его конструкции
2.2 Физическая и топологическая модели мезоструктурного датчика температуры
2.3 Эквивалентная электрическая схема мезоструктуры и принцип действия мезоструктурного датчика
2.4 Обоснование гипотезы «температурного гистерезиса и эффекта памяти» температуры
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС И МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
3.1 Описание автоматизированного измерительного комплекса
3.1.1 Функции компьютерного блока управления измерениями
3.1.2 Методика измерения температуры
3.1.3 Канал измерения сопротивления pSRTD-датчика
3.1.4 Саморазогрев сенсорного слоя pSRTD-датчика
3.1.5 Калибровка измерительной системы
3.2 Компьютеризированный комплекс измерений в режиме реального времени
3.2.1 Функции компьютерного блока управления измерениями
3.2.2 Канал измерения температуры
3.2.3 Канал измерения сопротивления pSRTD-датчика
3.2.4 Источник тока
3.2.5 Калибровка измерительной системы
3.3 Математические методы обработки сигналов
3.3.1 Алгоритм «медианной фильтрации» сигналов
3.3.2 Использование стандартных программных пакетов ORIGIN и OrCAD
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУРНОФАЗОВЫХ СВОЙСТВ И ТЕМПЕРАТУРНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕЗ ОСТРУ КТУРНЫХ
ПОКРЫТИЙ В ПРОЦЕССАХ ТЕРМОЦИКЛИРОВАНИЯ
4 Л Исследование структурнофазовых свойств мезоструктурных покрытий в процессах термоциклирования
4ЛЛ Анализ поверхности образца р81СГО-датчика на основе алюминия„101
4Л .2 Анализ поверхности образца р81Ш)-датчика на основе никеля.Л 04 • 4.1.3 Анализ поверхности образца р8ШТ)-датчика на основе титана
4.2 Исследование температурных характеристик сопротивления мезоструктурных покрытий в процессах термоциклирования
4.2.1 Анализ температурной характеристики сопротивления рЗИТЮ-датчика на основе алюминия
4.2.2 Анализ температурной характеристики сопротивления рЗИЛТ)-
ф датчика на основе никеля
^ 4.2.3 Анализ температурной характеристики сопротивления ц81ТГОдатчика на основе титана
4.3 Взаимосвязь структурнофазовых и температурных характеристик сопротивления мезоструктурных покрытий в процессах термоциклирования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ С
ПРИЛОЖЕНИЕ О
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
ПРИЛОЖЕНИЕ Ь

Степень нелинейности терморезисторов может быть ослаблена при использовании терморезисторов в парах, согласованных между собой так, что нелинейности компенсируют друг друга [67, 68].
Терморезисторы обычно обозначаются в соответствии с их сопротивлением при 25°С. Наиболее общим номиналом являются 2252 Ом; среди других - 5000 и 10000 Ом. Если, наоборот, на термистор спецификация не указана, то большинству термисторов будет приписан тип 2252 Ом.
Терморезисторы базируются на элементе, выполненном из полупроводникового материала, который типично состоит из смеси металлических оксидов. Такая конструкция дает более значительные высокие результаты по чувствительности при изменении температуры, чем для 1ТГО-датчиков. Поскольку их температурные характеристики сопротивления нелинейны, то они обычно используются в узких температурных диапазонах, чтобы минимизировать нелинейность [68, 69].
Есть два основных типа терморезисторов; с положительным температурным коэффициентом (ПТК), которые показывают увеличение сопротивления при повышении температуры, и с отрицательным температурным коэффициентом (ОТК), чье сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Терморезистор типа ОТК имеет очень нелинейный отклик, который использует экспоненциальный вид сопротивления в заданном температурном диапазоне. Для терморезистора, может быть рассчитан коэффициент:
где:
Т1 и ТО - две опорные температуры в Кельвинах;
Яп и Ято - сопротивления при температурах Т1 и ТО.