Планарные позиционно-чувствительные измерительные преобразователи лазерного излучения

• Автор: Близнюк, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с.

ГЛАВА 1. ТЕПЛОВЫЕ ПОЗИЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
1.1. Классификация тепловых позиционно-чувствительных измерительных преобразователей лазерного излучения

1.2. Основные параметры тепловых ПЧИП

1.3. Основная относительная погрешность амплитудных ПЧИП

1.4. Многоэлементные тепловые ПЧИП

1.5. Дифференциальные тепловые ПЧИП

1.6. Интегрирование преобразовательного элемента дифференциального термоэлектрического ПЧИП на полупроводниковом монокристалле

1.7. Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ

ПОДЛОЖКИ. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПЛАНАРНОГО ПЧИП

2.1. Общие вопросы математического моделирования планарного ПЧИП

2.2. Постановка краевой задачи теплопроводности
2.3. Коэффициент теплоотдачи с поверхности подложки
2.4. Температурная зависимость теплопроводности кремния
2.5. Решение краевой задачи теплопроводности методом рядов Фурье
2.6. Учет теплового сопротивления клеевых соединений
2.7. Решение краевой задачи теплопроводности в случае облучения планарного ПЧИП несфокусированным

лазерным пучком
2.8. Анализ упрощенной модели планарного ПЧИП
2.9. Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ ПЛАНАРНОГО ПЧИП. КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАНАРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА
3.1. Расчет сигналов термобатарей планарного ПЧИП
3.2. Оптимизация способа изоляции термобатарей планарного ПЧИП
3.3. Оптимизация технологии изготовления планарного преобразовательного элемента
3.4. Оптимизация геометрических параметров планарного
преобразовательного элемента
3.5. Оптимизация степени легирования кремния и плотности
упаковки термопар
3.6. Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАНАРНЫХ ПЧИП
4.1. Основные параметры и характеристики ПЧИП, рассматриваемые в ходе математического моделирования
4.2. Общие вопросы расчетных исследований характеристик
планарных ПЧИП
4.3. Характеристики планарных ПЧИП при идеальном тепловом контакте подложки с термостатом и идентичных термобатареях
4.3.1. Характеристики и параметры планарных ПЧИП с коллектором энергии 10x10 мм2 и 14x14 мм2
4.3.2. Характеристики и параметры планарного ПЧИП с коллектором энергии 20x20 мм2

4.3.3. Характеристики и параметры планарного ПЧИП с
дисковым коллектором энергии диаметром 24 мм
4.4. Нормированная позиционная, зонная и приведенная позиционная характеристики планарных ПЧИП с учетом теплового сопротивления клеевых прослоек между подложкой и термостатом
4.5. Выводы по четвертой главе
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАНАРНЫХ ПЧИП. ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ НА ИХ БАЗЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РАБОЧИХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
5.1. Общие вопросы экспериментального определения основных характеристик и параметров планарных ПЧИП
5.2. Метрологическое обеспечение экспериментальных исследований основных характеристик планарных ПЧИП
5.2.1. Система стабилизации мощности излучения лазера, генерирующего на длине волны 0,63 мкм
5.2.2. Система стабилизации мощности излучения лазера, генерирующего на длине волны 10,6 мкм
5.2.3. Методы и схемы измерений параметров планарных ПЧИП
5.3. Результаты экспериментальных исследований характеристик планарных ПЧИП
5.3.1. Измерение параметров и характеристик планарных
ПЧИП методом замещения
(•^ ’ 5.3.2. Характеристики планарных ПЧИП с коллекторами
энергии 10x10 мм2 и 14x14 мм2
5.4. Многофункциональные рабочие средства измерений пространственно-энергетических характеристик непрерывного лазерного излучения на базе планарных ПЧИП

Теплоотдача путем теплопроводности в газовой среде мала по сравнению с конвективным переносом.
При анализе конвективного теплообмена используется теория подобия, описывающая протекание сложных процессов не отдельными физическими величинами, а определенным образом составленными из них безразмерными критериями подобия. Критериальные уравнения описывают связь между различными критериями для различных случаев теплоотдачи и обычно получаются обобщением экспериментальных результатов. Поэтому расчет коэффициентов теплоотдачи на основе этих уравнений носит оценочный характер.
Свободная конвекция малой интенсивности в замкнутом пространстве описывается критериальным уравнением [58]
где N11 - критерий Нуссельта - безразмерный коэффициент теплоотдачи;
йг- критерий Грасгофа- мера отношения подъемной и вязкостной сил в потоке;
Рг - критерий Прандтля - мера подобия температурых и скоростных полей;
В,п — числа, зависящие от интервала значений произведения.
Критерии, входящие в уравнение (2.7), выражаются через теплофизические параметры следующим образом
N11 = В(вгРг)п,
(2.7)
(2.8)
(2.9)
(2.10)
где а'т - коэффициент теплоотдачи за счет свободной конвекции; £ - определяющий размер; эев - коэффициент теплопроводности воздуха;