Створення та дослідження комутаційних перетворювачів сигналів термопар - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Робота виконана на кафедрі фізики Запорізької державної інженерної академії Міністерства освіти і науки України. "Харківський політехнічний інститут", завідувач кафедри інформаційно-вимірювальних технологій і систем кандидат технічних наук, доцент Захист відбудеться "30 "жовтня 2008 р. о 1430 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.09 у Національному технічному університеті "Харківський політехнічний інститут" за адресою: 61002, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" за адресою: 61002, м.Одним з найбільш поширених датчиків температури, які використовуються в складі систем вимірювання та контролю температури в ростовій печі є термопари, що пояснюється цілим рядом безумовних переваг їх застосування. Цим пояснюється використання в тривалих технологічних процесах вирощування нелінійно-оптичних кристалів (наприклад процес вирощування кристалів LBO, CBO, CLBO триває близько 40?45 діб) термопар на основі платини або її сплавів, чутливість яких складає одиниці мікровольт на градус, що суттєво ускладнює процес достовірної реєстрації малих змін температури. Для досягнення цієї мети необхідно розвязати такі основні задачі: обґрунтувати вимоги до системи вимірювання і контролю температури в ростових печах для вирощування нелінійно-оптичних кристалів боратной серії та довести доцільність застосування комутаційного перетворення термо-ЕРС для підвищення чутливості вимірювань; виконати теоретичний аналіз електромагнітних процесів в комутаційному перетворювачі, знайти функціональні залежності значення коефіцієнта перетворення комутаційного перетворювача від його основних параметрів; провести експериментальні дослідження комутаційного перетворювача сигналів термопар, оцінити ступінь адекватності одержаних математичних виразів і можливість використання їх для проектування комутаційних перетворювачів;На основі проведеного аналізу методів та пристроїв для вимірювання термо-ЕРС термопар зроблено висновок, що існуючі методи та пристрої не дозволяють у повній мірі вирішити задачу підвищення точності вимірювання і контролю температури в кристалізаційній печі, що повязано з притаманними їм недоліками, основними з яких є низька чутливість вимірювань та швидкодія. Другий розділ дисертаційної роботи містить основні теоретичні розробки, а саме обґрунтування комутаційного способу перетворення сигналу термо-ЕРС та теоретичний аналіз електромагнітних процесів, що відбуваються в комутаційному перетворювачі безпосередньо після комутації. Для зменшення рівня комутаційного шуму запропоновано та обґрунтовано спосіб його електромагнітної компенсації, що дозволило розробити та створити комутаційні перетворювачі, які відрізняються високими коефіцієнтом перетворення та завадостійкістю. 3 еквівалентної схеми заміщення комутаційного перетворювача розроблено його математичну модель, при створенні якої ключі розглядались як ідеальні, тобто такі що реалізують миттєву комутацію, а розподілена ємність обмоток трансформатора враховувалась за допомогою включеної паралельно обмотці зосередженої ємності. Третій розділ присвячено експериментальному дослідженню комутаційного перетворювача термо-ЕРС, в результаті якого доведено адекватність запропонованих теоретичних виразів та визначено параметри його математичної моделі.У дисертації вирішена науково-практична задача, яка полягає в обґрунтуванні і розробці методу комутаційного перетворення термо-ЕРС, його математичного опису, комутаційних перетворювачів і систем вимірювання та контролю температури в трьохзонних ростових печах, що дозволить підвищити точність вимірювання температури за допомогою термоелектричних перетворювачів в умовах їх деградації. Проаналізовано існуючі способи підвищення точності вимірювання термо-ЕРС термопар, доведено відсутність способів вимірювання, які одночасно забезпечують реалізацію структурно-алгоритмічних підходу та підвищення чутливості, та доказана їх перспективність при вирощуванні нелінійно-оптичних перетворювачів частоти. Обґрунтовано і розвинуто спосіб комутаційного перетворення термо-ЕРС, що дозволяє отримати коефіцієнт перетворення значення термо-ЕРС у амплітуду вихідного імпульсу більше ніж 103 раз, що зумовлює підвищення у стільки ж разів чутливості вимірювань. Розроблено та створено комутаційні перетворювачі, в яких реалізовано цей метод, що дозволяють компенсувати комутаційний шум, збільшити завадостійкість, понизити поріг чутливості вимірювань, контролювати температурний дрейф та ступінь деградації термопари. Виконано теоретичний аналіз електромагнітних процесів, що відбуваються в перетворювачі безпосередньо після комутації.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ