Проектирование термостатирующих устройств с широтно-импульсной модуляцией управляющих воздействий

• Автор: Макаров, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Основные обозначения

1. Научные основы термостатирования в приборостроении

1.1. Методы и устройства регулирования температуры объектов термостатирования

1.2. Метод широтно-импульсной модуляции при регулировании мощности тепловыделений

1.2.1. Прицип действия ШИМ

1.2.2. Способы получения ШИМ

1.2.3. Практическое применение ШИМ

1.3. Элементная база для создания термостатов

1.3.1. Датчики температуры

1.3.2. Регуляторы температуры

1.3.3. Термоэлектрические микроохладители

1.3.4. Системы отвода тепла
1.3.5. Тепловая изоляция
1.4. Выводы
2. Подогревные термостаты для оптических элементов
2.1. Основные требования к тепловому режиму оптических элементов
2.2. Тепловая и математическая модели подогревного термостата
2.3. Выбор закона регулирования
2.4. Практическая реализация термостатов
2.4.1. Термостат для нелинейного элемента квантрона
2.4.2. Система термостатирования устройства для калибровки
тепловизионных приборов
2.5. Выводы
3. Система регулирования температуры в сушильных и климатических
камерах

3.1. Тепловая и математическая модели камер с внутренним перемешиванием воздуха
3.2. Закон регулирования температуры и градиента температур в камере
3.3. Экспериментальное исследование температурных полей в объеме камеры
3.4. Практическая реализация систем регулирования температуры
в камере
3.5. Выводы
4. Системы термостатирования газового потока
4.1. Требования к термостату газового потока
4.2. Тепловая и математическая модели термостата для газового потока
4.3. Выбор закона регулирования температуры
4.4. Конструкция подогревного термостата для газоанализатора
4.5. Конструкция термоэлектрического термостата воздушного потока
4.6. Выводы
5. Устройство мониторинга удаленных объектов
5.1. Способы передачи информации в системах мобильной связи
5.2. Методы преобразования тепловых величин в условный код
5.3. Метод передачи управляющих воздействий с помощью сотовой связи
5.4. Выводы
Заключение
Литература
Приложение 1. Акты внедрения
Приложение 2. Габаритные размеры корпусов ИМС

Основные обозначения
а — температуропроводность, м2/с
Ь — ширина зоны неоднозначности двухпозиционного регулятора С — полная теплоемкость, Дж/К с — удельная теплоемкость, Дж/(кг -К)
(1 — диаметр, м 1 — определяющий размер, м бщ — масовый расход, кг/с
б,, — объемный расход, м3/с Ии — критерий Нуссельта Рг — критерий Прандтля — тепловая энергия, Дж Ие — критерий Рейнольдса Б — площадь поперечного сечения, м2 Тс — температура холодного спая ТЭМ, К £ср — температура окружающей среды, °С
V — объем камеры, м3
V — скорость потока, м/с
Z — термоэлектрическая добротность, 1/К а — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К)
Д1 — погрешность термостатирования, К Ф — мощность источников теплоты, Вт А — теплопроводность, Вт/(м-К) и — кинематическая вязкость, м2/с р — плотность, кг/м3 а — тепловая проводимость, Вт/К т — время,с

него в окружающую среду при ее максимальной температуре и заданной температуре камеры £зад:
л. ___ /шах
Ь'ЗЯЛ ст
Исходя из этого условия, величина <724 может быть определена из неравенства
Определенные по данным рекомендациям коэффициенты к и в формуле (2.6) задаются настройкой регулятора температуры.
2.4. Практическая реализация термостатов
На основе предложенной модели с учетом рекомендаций по выбору коэффициентов в законе регулирования температуры были разработаны термостат для лазерного излучателя и устройство для градуировки тепловизоров.
2.4.1. Термостат для нелинейного элемента квантрона
Разработанное устройство предназначено для термостатирования активного (АЭ) и нелинейного (НЭ) элементов лазера. При проектировании устройства в расчет были приняты следующие исходные условия:
- диапазон температуры окружающей среды +20.. + 30°С;
- температура статирования АЭ +20 ± 1°С;
- диапазон установки температуры статирования НЭ +60.. + 90°С;
- точность поддержания температуры НЭ ±0,1 °С;
- возможность измерения температуры НЭ при помощи вольтметра;
- наличие релейной блокировки запуска лазера при некорректном тепловом режиме.
(2.17)