ЗМІСТ
Зміст
Вступ
Актуальність проблеми
Мета дисертаційної роботи
Наукова новизна
Практична цінність дисертації
Реалізація результатів досліджень
Апробація роботи
Публікації
Структура та обсяг роботи
Короткий зміст дисертації
Розділ Аналітичний огляд існуючих методів та засобів вимірювання температури малогабаритними сенсорами
1. Огляд існуючих методів та засобів побудови сучасних цифрових термометрів
1. Особливості побудови сучасних цифрових термоелектричних термометрів
1. Особливості побудови сучасних цифрових терморезистивних.
термометрів
1. Особливості побудови сучасних цифрових діодних термометрів
1. Особливості побудови та калібрування вимірювальних перетворювачів температури в сучасних інтелектуальних мережах
Висновки до
розділу
Розділ Підвищення метрологічної надійності цифрових резистивних термометрів
2. Методика визначення розмірів чутливих елементів малогабаритних резистивних сенсорів температури
2. Аналіз похибок вимірювального кола цифрових резистивних
термометрів
2. Підвищення точності цифрових термометрів з тридротовою лінією зв'язку та автоматичним коригуванням похибок
2. Дослідження можливостей калібрування цифрових резистивних термометрів на місці експлуатації
Висновки до
розділу
Розділ Покращання метрологічних характеристик діодних цифрових термометрів .
3. Уніфікація характеристик перетворення цифрових термометрів з сенсорами на основі p-n переходу
3. Аналіз метрологічних характеристик термометрів з модуляцією струму сенсорів з p-n переходом.
3. Аналіз похибок цифрового термометра з сенсорами на основі p-n переходу .
3. Інтелектуальні цифрові термометри з діодними сенсорами та автоматичним коригуванням похибок.
Висновки до
розділу
Розділ Особливості практичної реалізації інтелектуальних перетворювачів температури
4.1. Результати експериментальних досліджень визначення розмірів чутливих елементів малогабаритних терморезистивних сенсорів
4.2. Результати дослідження принципіальної схеми дослідного зразка цифрового напівпровідникового термометра
4.3. Результати експериментальних досліджень взаємозамінності сенсорів температури з p-n переходом
Висновки до
розділу
Висновки
Перелік використаних джерел
Додатки
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ
АІО - активний імітатор електричного опору;
АСП - адитивна складова похибки;
ВП - вторинний прилад;
АЦП - аналого-цифровий перетворювач;
ДОН - джерело опорної напруги;
ДСТ - діодний сенсор температури;
ЗВТ - засіб вимірювальної техніки;
ІО - імітатор електричного опору;
ІМІ - модуль інтелектуального інтерфейсу;
ІС - інтелектуальний сенсор;
ІСТ - інтегральний сенсор температури;
ІЦТ - інтелектуальний цифровий термометр;
КМН - кодокерована міра напруги;
КМДН - елемент виготовлений за технологією комплементарних польових транзисторів із структурою метал-діелектрик-напівпровідник;
КМО - кодокерована міра опору;
КПН - кодокерований подільник напруги;
КСП - квадратична складова похибки;
КТ - калібратор температури;
МСП - мультиплікативна складова похибки;
МСТ - мікроелектронний сенсор температури;
НСХ - номінальна статична характеристика перетворення;
НПТ - напівпровідниковий вимірювальний перетворювач температури;
ОЕОМ - однокристальна мікро-ЕОМ;
ОМР - одиниця молодшого розряду;
ОП - операційний підсилювач;
ПМО - переносна міра електричного опору;
ПОН - перетворювач опір-напруга;
ППЗМ - перетворювач з мережевим процесором;
СТ - сенсор температури;
СВПТ - стандартний вимірювальний перетворювач температури;
СЕДП - сторінки електронних даних перетворювача;
СК - схема компенсації впливу зміни температури вільних кінців термоелектричних перетворювачів;
ТП - термоелектричний перетворювач;
ТО - термоперетворювач опору;
ТКО - температурний коефіцієнт опору;
ТН - термістор;
ТТ - термоелектричний термометр.
ВСТУП
Температурні вимірювання охоплюють практично всі галузі господарства, оскільки температура є одним із найважливіших параметрів наукових досліджень та технологічних процесів і, тому, точність достовірність її вимірювання у значній мірі визначає достовірність експериментів, якість вироблюваної продукції, економію сировини та матеріалів, ефективне використання паливно-енергетичних ресурсів. Серед існуючих методів вимірювання температури найуніверсальнішими та найточнішими є контактні з перетворенням температури в електричний сигнал, зручний для передавання і подальшого перетворення [-]. В промисловості найширше використовуються стандартні термоелектричні перетворювачі ТП і терморезистивні перетворювачі ТО, які перетворюють температуру, відповідно, в активну або пасивну величину, внаслідок чого, у загальному випадку, суттєво відрізняються і структурні схеми вторинних приладів ВП для роботи з ТП і ТО, оскільки їх інформативним параметром є термо-е.р.с. або опір [-]. Перевагами ТП і ТО без сумніву є широкий температурний діапазон, що охоплює більшість практичних потреб споживачів, задовільні точність та стабільність характеристик перетворення. До основних недоліків ТП і ТО можна віднести достатньо високу вартість, у першу чергу пов'язану з використанням дорогоцінних матеріалів, значну інерційність, суттєвий вплив параметрів ліній зв'язку, великі масо-габаритні показники [-]. Тому, останнім часом інтенсивно розробляються технології, спрямовані на суттєве зменшення матеріалоємності, вартості та похибок перетворювачів температури - стандартних малогабаритних кабельних і плівкових ТП та плівкових ТО [, -, -]. Окрім того, завдяки успіхам мікроелектронних та інформаційних технологій бурхливо розвиваються й інші різновиди малогабаритних перетворювачів температури - термістори та температурні сенсори на основі p-n переходу, у тому числі й інтегральні інтелектуальні [-, -]. Якщо інформативним параметром термісторів є зміна опору, то в температурних сенсорах на основі p-n переходу у залежності від використовуваної термочутливої характеристики - зміна напруги, чи вихідного струму, або широтно-імпульсно модульовані сигнали, або й узагалі цифровий код [-, -]. Усе це значною мірою утруднює високу ступінь уніфікації термометрів під час розроблення та, особливо, під час проектування та експлуатації багатоканальних систем вимірювання температури.
Важливою проблемою побудови температурних вимірювальних систем є, зазвичай, їх розпорошеність, особливо систем з використанням сучасних інформаційних технологій, у яких збирання та передавання вимірювальної інформації аналогової чи цифрової може здійснюватись через дротові та бездротові лінії зв'язку. На сучасному етапі завдання автоматизації контролю та регулювання технологічних процесів нерозривно пов'язане із щоразу ширшим використанням інтелектуальних цифрових засобів збирання, передавання, зберігання і перетворення вимірювальної інформації про стан об'єктів управління. З метою уніфікації на сьогодні розроблено достатньо багато різновидів стандартних інтерфейсів, які дозволяють створювати складні розпорошені цифрові вимірювальні системи. Велика просторова розпорошеність таких систем на перший план висуває завдання їх коректного автокалібрування, оперативного метрологічного контролю протікання вимірювальних процесів та можливості метрологічної перевірки безпосередньо на місці експлуатації без демонтажу. Достовірна вимірювальна інформація необхідної точності може бути отримана тільки шляхом технічно обґрунтованого вибору термометра, де повинні входити такі дані []: наявність вимірюваних або контрольованих параметрів об`єкта; значення допусків на відхилення контрольованих параметрів і допустимі значення похибок вимірювання параметрів об`єкта; допустимі імовірності хибної і невстановленої відмови для кожного з контрольованих параметрів і значення довірчих ймовірностей для вимірюваних параметрів; закони розподілу вимірюваних (контрольованих) параметрів і похибок їх вимірювання, що можуть виникати при використанні засобів вимірювання (контролю) параметрів; умови вимірювань: механічні навантаження (вібрація, удари, прискорення тощо), кліматичні впливи (температура, вологість, тиск тощо), наявність чи відсутність активно шкідливого середовища (агресивні гази і рідини, високі температура або електрична напруга, грибки, плісень, електромагнітні поля, радіоактивні та інші випромінення тощо), в якому будуть експлуатуватися засоби вимірювань або їх елементи.
Комплексне вирішення вказаних задач вимагає детального аналізу принципів побудови, дослідження тракту перетворення сигналів термометрів і, на основі узагальнення отриманих результатів, визначення оптимальних параметрів та раціоналізації алгоритмічних і схемно-технічних рішень як окремих різновидів термометрів, так і термометричних систем в цілому.
Актуальність
- Київ+380960830922