АННОТАЦИЯ 2
Введение 3
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ФИЗИЧЕСКИХ
ЭФФЕКТОВ И ЯВЛЕНИЙ В ОБЛАСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ . 9
1.1 Постановка задачи 9
1.2 Основные понятия и определения 9
1.3 Обзор физических эффектов и явлений 10
1.1 Емкостной эффект 12
1.3 Терморезистивный (термисторный) эффект 16
1.4 Резонансный эффект 18
1.5 Полупроводниковый эффект 19
2 АКТУАЛЬНЫЕ СУЩЕСТВУЮЩИЕ ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ 22
2.1 Постановка задачи 22
2.2 Терморезистивные датчики 22
2.2.1 Резистивный детектор температуры (РДТ) 23
2.2.2 Кремниевые резистивные датчики 24
2.2.3 Термисторы 26
2.3 Термоэлектрические контактные датчики 28
2.4 Полупроводниковые датчики температуры на основе p-n перехода .... 29
2.5 Оптические датчики температуры 31
2.5.1 Флуоресцентные датчики 31
2.5.2 Интерферометрические датчики 32
2.5.3 Датчики на основе растворов, изменяющих цвет от
температуры 33
2.6 Акустические датчики температуры 34
2.7 Пьезоэлектрические датчики температуры 35
2.8 Характеристики датчиков 36
2.8.1 Характеристики терморезистивных датчиков 38
2.58.2 Характеристики термоэлектрических контактных датчиков .... 39
2.8.3 Характеристики полупроводниковых датчиков температуры .... 40
2.8.4 Характеристики оптических датчиков температуры 41
2.8.5 Характеристики акустических датчиков температуры 42
3 АНАЛИЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ ДАТЧИКОВ НА СТАДИИ РАЗРАБОТОК И ПАТЕНТОВ 45
3.1 Постановка задачи 45
3.2 Пассивный датчик температуры на поверхностных акустических
волнах45
3.3 Датчик температуры для измерения температуры тела 48
3.4 Датчик температуры газовых потоков 51
3.5 Датчик температуры для регистрации температуры наружных
поверхностей труб 55
3.6 Компактный технологический датчик температуры 57
4. ИССЛЕДОВАНИЯ В БЕСКОНТАКТНОЙ ТЕРМОМЕТРИИ 63
4.1 Постановка задачи 64
4.2 Лазерная термометрия 64
4.3 Радиационная термометрия 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 72
ПРИЛОЖЕНИЕ А 74
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 75
Температура является одним из важнейших параметров технологических процессов. Она обладает некоторыми принципиальными особенностями, что обуславливает необходимость применения большого количества методов и технических средств для ее измерения. [1, c.56]
В век высоких технологий измерение температуры играет большую роль в нашей жизни потому. Для измерения этого параметра состояния изготовляют датчики, в основе которых лежат различные физические эффекты, сопровождающие вариации температуры: изменение объема газовой, жидкой или твердой сред, электрического сопротивления чувствительного элемента, возбуждение термоэлектродвижущей силы, восприятие излучения нагретого тела и др.
В наши дни большинство датчиков работают на основе давно открытых физических эффектах и явлениях, поэтому они исчерпали свои ресурсы. Наша же, задача обновить знание о старых, и предложить недавно открытые физические эффекты и явления, как новые возможные принципы измерения температуры, с помощью которых возможно обновление измерительной аппаратуры.
Актуальность и практическая ценность работы заключается в необходимости расширения знаний о физических эффектах и явлениях при измерении температуры, а так же оценке пути направленности технологического прогресса. Средства измерения развиваются, и мы должны знать как. Завершение моей квалификационной работы обновит знания о физических эффектах и явлениях, используемых в наши дни в термометрии, и визуализирует направления развития разных областей измерения температуры.
Цель выпускной квалификационной работы заключается в обновление знаний о физических эффектах и явлениях при измерении температуры,
оценке пути направленности технологического прогресса в термометрии.
Задачи выпускной квалификационной работы носят в себе как исследовательский, так и аналитический характер, и разделены на следующие этапы:
1) Аналитический обзор научной технической литературы;
2) Поиск и рассмотрение актуальных на сегодняшний день физических эффектов и явлений используемых в измерении температуры;
3) Поиск и анализ разработок и патентов датчиков температуры, в которых используются современные технологии на базе актуальных физических эффектов;
4) Анализ состояния технологий в контактной и бесконтактной термометрии;
5) Заключение и выводы по результатам работы.
Как в науке, так и в промышленности основной проблемой является не малая точность используемых средств измерений, а большие методические погрешности. И их сокращение путём использования научно обоснованных методик измерений даст больший эффект, чем совершенствование средств измерений, особенно если учесть, что за последние годы не создано принципиально новых средств измерений, обладающих более высокой точностью, чем существующие много лет термометры сопротивления и термоэлектрические термометры.
Прогресс в совершенствовании средств измерений температуры достигнут не благодаря изобретению новых принципов построения термометров и реализации старых (не использующихся) эффектов, а в результате бурного развития электроники, которое позволило решить проблему точных измерений сопротивления и электродвижущей силы и автоматизировать обработку измерительной информации.
