Розвиток теоретичних основ та створення методів і алгоритмів мінімізації похибок термоперетворювачів на базі статистичної термодинаміки

Відносно температурної функції впливу , існує сукупність можливостей злагодження дії зовнішнього середовища. До їх числа можна віднести спосіб поетапного підвищення температури термометричної субстанції ТП. При цьому, температура проміжного етапу добирається, виходячи з діапазону температур повернення, як половина різниці її та вихідної температури. Зокрема, температура повернення відповідає температурі полігонізації термометричної субстанції.

Важливим є спосіб виведення ТП на температуру експлуатації: за попереднього прогріву ТП до температури полігонізації його метрологічна надійність зростає. Можливе застосування й іншого технологічно доступного способу - кількагодинного відпалу ТМ у середовищі інертних газів, що насичують наявні мікропори й сприяють підвищення формостійкості ТМ і, таким чином, мінімізації інструментальної похибки, вираженої сумарною функцією впливу . Проте, існує й сукупність способів дії на ТМ, які виходять поза межі підходу, що його відтворюють вирази (23) - (24). Так, безпосереднім джерелом впливу на сумарну функцію впливу можна вважати процеси електроперенесення, реалізовані прикладенням електричної сили до ТМ. У цьому плані запропоновано і реалізовано метод зниження зазначеної функції впливу шляхом періодичної дії струму на термоелектроди ТП, уникаючи демонтування останнього із контрольованого об'єкту. На базі розроблених засад залучено процеси електроперенесення (шляхом періодичної дії струмом на термоелектроди) для мінімізації похибок термоелектричних ТП засобів атомної енергетики, подовжуючи їх ресурс роботи за рахунок утримання ФП у заданому полі допусків. Так, на 15 … 20 % покращено метрологічну надійність ТП. Сутність методу - зміна в окремі проміжки часу на протилежні, порівняно з періодом вимірювання, напрямків поширення радіальних потоків тепло - та масоперенесення при пропусканні струму тривалістю по термоелектродах радіусу та питомого опору :

(25)

де С = 0,008...0,016; te _ тривалість експлуатації до моменту відпалювання; Te _ температура експлуатації; Th _ температура термообробки; Ea _ енергія активації дифузійних змін.

У результаті, для зменшення наслідків дії експлуатаційних факторів, зокрема зниження хемічної функції впливу , на сумарну функцію впливу запропоновано впровадження типової технології виготовлення ТП. Вона передбачає дотримання технологічної дисципліни, включаючи забезпечення чистоти конструктивних елементів, їх відпалювання у точно визначених і заданих температурних режимах, впровадження спеціалізованого обладнання для здійснення технологічних операцій збирання та контролю його якості з метою зменшення інтенсивності механічних напружень у ТМ, а також пригнічення масоперенесення домішок шляхом наповнення підчохольного простору інертним газом. Крім того, рекомендовано оптимальні режими виведення виготовлених ТП на температуру експлуатації.

Виходячи з отриманих результатів досліджень, рекомендовано і реалізовується на даний момент Львівським НВО «Термоприлад» підхід об'єднаного технологічного циклу виготовлення й застосування ТП, починаючи від підготовки ТМ й виготовлення ТП та завершуючи оцінкою відгуку контрольованого середовища на ФП, що дозволяє підвищити метрологічну надійність на 10 ... 15 %. Нерозривність виробничо-технологічно-експлуатаційного підходу щодо розробки, виготовлення й експлуатації ТП підвищеної метрологічної надійності реалізована визначенням базової конструкції для кабельних типів термоелектричних ТП. Нею прийнято ТП типу ТХА-1388М з параметрами надійності: = 0,959 за 20000 годин експлуатації. Увагу приділено технології підбору окремих ділянок довжини із бухти дроту для виготовлення ТП. Запропоновано спосіб контролю якості й вибракування та розроблено пристрій для його реалізації, за яким на ТМ подається імпульсна напруга. Вивчаючи статистичні характеристики окремо на початковій і кінцевій стадіях перехідного процесу для партії зразків, можна за встановленими показниками вибрати зразки підвищеної метрологічної надійності. Розвинуто й удосконалено засоби вимірювання локальної термо-ЕРС, які застосовано для встановлення стану ТМ на різних етапах їх виготовлення й використання. Для цього з залученням мікроелектроніки виготовлено спеціальний зонд з багаточисельними ТП, що дозволяє, уникаючи його пересування вздовж досліджуваного зразка, проводити дослідження ТМ по їх довжині й вивчати розподіл домішок та механічних напружень. Для високочастотних устав топлення у складі індуктора з тиристорним блоком живлення й вимірювального приладу розроблено ТП підвищеної завадозахищеності (~ 70 Дб). Його первинний перетворювач виконано у вигляді коаксіальних шарів спіралізованих дротів, де кожен шар складається з почергово спіралізованих двох чутливих елементів протилежних напрямків спіралізації, причому самі елементи з'єднані послідовно. Завдяки цьому електричні імпульси, наведені в окремих чутливих елементах внаслідок довготривалої деформації втоми, взаємно компенсуються, а сумарна функція впливу зменшується або мінімізується. 

ВИСНОВКИ

1. Проаналізовано тенденції розвитку і виявлено можливість удосконалення термоелектричних термоперетворювачів шляхом урахування термодинамічного стану термометричної субстанції на основі виявленого зв'язку останнього і стабільності функції перетворення.

2. Обґрунтовано й розвинуто статистично-термодинамічні засади мінімізації похибок термоперетворювачів з аморфними, моно - і полікристалічними та модифікованими термометричними матеріалами. Застосування засад підтверджено комплексними дослідженнями. Оптимізовано методику коректування змін функції перетворення з допомогою функцій впливу, яка дозволяє повернути функцію перетворення у заданий діапазон допустимих значень - ± 1 % і менше.

3. Обґрунтовано й розвинуто науково-методичні аспекти мінімізації інструментальної похибки термоелектричних термоперетворювачів з чутливими елементами із аморфних, моно - і полікристалічних термометричних матеріалів за умов дії на них різних чинників - механізмів деформування, поруватості, слабких електромагнетних полів та домішок, включаючи зміни їх стану й розподілу, а також ряду інших чинників у процесі їх спільної, часто конкурентної дії.

4. Для проектування, виготовлення й дослідження, стабілізації й прогнозування, а також коректування функції перетворення запропоновано введення теоретично обґрунтованої і експериментально підтвердженої сумарної функції впливу, що відповідає інструментальній похибці, зумовленій нестабільністю властивостей термометричної субстанції, і пов'язує воєдино дію множини виробничо-експлуатаційних чинників на метрологічні характеристики термоперетворювачів.

5. Застосування статистично-термодинамічних засад мінімізації похибки поширене на технологічний цикл виготовлення й застосування термоперетворювачів, починаючи від підготовки термометричної субстанції та завершуючи оцінкою відгуку контрольованого середовища на функції перетворення з метою забезпечення бездемонтажної експлуатації термоперетворювачів з підвищеною на 15 ... 20 % метрологічною надійністю. Розроблено алгоритм мінімізації похибки термоперетворювачів на базі статистичної термодинаміки нерівноважної термодинаміки.

6. Поставлена і вирішена проблема наскрізного проектування, виготовлення та застосування термоелектричних термоперетворювачів з покращеними на 20 ... 35 % метрологічними і експлуатаційними характеристиками та відповідно зниженою інструментальною складовою похибки.

7. Результати роботи використані при розробці, виготовленні й експлуатації термоперетворювачів (типів ТВР-0173, ТВМ-075, TBP-301-O1, ТМР-0186, ТХА-1388М та інших) для наукових цілей та народного господарства: металургії, атомної енергетики, ювелірної промисловості, тощо.

СПИСОК ОСНОВНИХ ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Стаднык Б.И. Пути стабилизации эксплуатационных характеристик высокотемпературных термоэлектрических термометров. ТС-6. Приборы и устройства для контроля и регулирования технологических процессов / Стаднык Б.И., Яцишин С.П., Лах В.И. - Москва: ЦНИИТЭИ-приборостроения, 1979. - 41с.

2. Яцишин Б.П. Дослідження кінетики структурних перетворень у плівках Fe-Ge методом мікротермоЕРС / Яцишин Б.П., Яцишин С.П. // Вісник ЛДУ. Сер. фіз. : Проблеми фізики конденсованого стану. - 1986. - № 20. - С.72-74.

3. Осинчук В.В. О механизме возникновения импульсных электромагнитных помех в системах температурного контроля / Осинчук В.В., Саноцкий Я.В., Яцишин С.П. // Контрольно-измерительная техника. - 1988. - № 43. - С. 29-33.

4. Саноцкий Я.В. Уменьшение влияния электромагнитных наводок в термоэлектродах термопреобразователей / Саноцкий Я.В., Яцишин С.П., Осинчук В.В. // Вестник ЛПИ. Технические средства автоматизации измерений и управления научными исследованиями. - 1988. - № 229. - С. 76-79.

5. Миколайчук А.Г. Електричні властивості аморфних плівок, осаджених в полях / Миколайчук А.Г., Яцишин С.П., Байцар А.С. // Доповіді АН УРСР. Сер.А. Фіз.-мат. і техн. науки. - 1989. - № 11. -С. 58-60.

6. Стаднык Б.И. Влияние технологии изготовления термоэлектродной проволоки на ее метрологические характеристики / Стаднык Б.И., Яцишин С.П., Гамула П.Р. // Контрольно-измерительная техника. - Львов: Вища школа, 1989. - № 46. - С. 53-56.

7. Стаднык Б.И. Термоэлектрическая неоднородность термоэлектродов в феноменологической модели нестабильности термо-ЭДС / Стаднык Б.И., Яцишин С.П. // Вестник Львовского политехнического института. Технические средства автоматизации измерений и управления научными исследованиями. - 1990. - № 248. - С. 119-123.

8. Новиков И.И. О феноменологической модели нестабильности интегральной термо-э.д.с. термопар / Новиков И.И., Стаднык Б.И., Яцишин С.П. [и др.] // Известия АН СССР. Сер. Металлы. - 1990. -№ 3. - С. 211-214.

9. Яцишин С.П. Залежність термометричних властивостей металічних аморфних сплавів від їх складу та технологічних факторів виробництва / Яцишин С.П., Стадник Б.І., Курітник І.П. [та ін.] // Вісник Львівського політехнічного інституту. Технічні засоби автоматизації вимірів та керування науковими дослідженнями. Львів. - 1991. - № 257. - С. 88-92.

10. Яцишин С.П. Термодинамічні аспекти змін термоелектричних властивостей молібденового дроту / Яцишин С.П., Гамула П.Р. // Контрольно-вимірювальна техніка. - 1993. - № 50. - С. 67-71.

11. Bazylevych O.. Flexible Sampling Frame Measurement / Bazylevych O., Ivakhiv O., Yatsyshyn S. // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. April 2002. - V.51, № 2. - P. 203-206.

12. Колодій З.О. Термодинамічні аспекти електричних шумів у твердих тілах / Колодій З.О., Стадник Б.І., Яцишин С.П. // Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej № 192. Elektrotechnika. Z.22. Metody i technika przedstawienia sygnalow w pomiarach fizycznych. 2002. - S. 119-124.

13. Колодій З.О. Різновиді флуктуації в твердих тілах та концепція їх поєднаного вивчення / Колодій З.О., Луцик Я.Т., Стадник Б.І., Яцишин С.П. // Вісник національного університету „Львівська політехніка”. Автоматика, вимірювання та керування. - 2002. - № 445. - С. 3-11.

14. Домінюк Т.І. До вивчення можливості термодинамічного врахування впливу механічних напружень і деформацій на термо-ЕРС / Домінюк Т.І., Яцишин С.П. // Вимірювальна техніка і метрологія. - 2002. - № 59. -С. 66-69.

15. Скоропад П.І. Електрокінетичні властивості металевих стекол системи та особливості технології їх виготовлення / Скоропад П.І., Стадник Б.І., Яцишин С.П. // Вимірювальна техніка і метрологія. - 2002. - № 60. - С. 65-69.

16. Стадник Б.І. Критерії оцінки температурної стабільності термоелектродів з металевого скла / Стадник Б.І., Скоропад П.І., Яцишин С.П. // Термоелектрика. - 2002. - № 3. - С. 81-85.

17. Яцишин С.П. Електромеханохімічні шуми термометричних матеріалів / Стадник Б.І., Яцишин С.П. // Термоелектрика. - 2003. - № 1. - С. 56-64.

18. Яцишин С.П. Електрохімічні шуми в матеріалах чутливих елементів перетворювачів температури та зміни їх основних параметрів / Яцишин С.П. // Вісник національного університету „Львівська політехніка”. Автоматика, вимірювання та керування. - 2003. - № 475. - С. 82-88.

19. Jacyszyn S. Efekty szumowe w termometrii / Jacyszyn S., Stadnyk B., Lucyk J. I [in.] // Pomiary, automatyka, kontrola. - 2003. - № 7/8. - S. 15-17.

20. Стадник Б.І.. Вплив хемічних і механічних шумів на метрологічні властивості первинних перетворювачів температури / Стадник Б.І., Яцишин С.П., Домінюк Т.І. // Вимірювальна техніка і метрологія. - 2003. - № 62. - С. 59-64.

21. Стадник Б.І. Статистично-деформаційна модель стабілізації метрологічних характеристик термоперетворювачів / Стадник Б.І., Яцишин С.П. // Вимірювальна техніка і метрологія. - 2003. - № 63. - С. 99-105.

22. Стадник Б.І. Особливості виникнення термо-е.р.с. в тонких плівках германідів перехідних металів з додатками РЗМ у низькотемпературній області / Стадник Б.І., Яцишин С.П., Яцишин Б.П. // Вимірювальна техніка і метрологія. - 2003. - № 64. - С. 41-44.

23. Яцишин С.П. Методологія експериментальних досліджень неоднорідних і деформованих термометричних матеріалів на прикладі моно- і полікристалічного молібдену з присадками / Яцишин С.П., Домінюк Т.І., Курітник І.П. // Вісник національного університету „Львівська політехніка”. Автоматика, вимірювання та керування. - 2003. - № 475. - С. 158-165.

24. Guk O.P. Long life thermoelectric temperature converters. Reliability problems / Guk O.P., Stadnyk B.I., Yatsyshyn S.P. // Thermoelectricity. - 2004. - № 2. - P. 70-75.

25. Луцик Я.Т. Фізико-хемічні основи термометричних матеріалів і статистично-термодинамічний алгоритм проектування термоперетворювачів засобів електротермометрії / Луцик Я.Т., Стадник Б.І., Яцишин С.П. [та ін.] // Вісник Черкаського державного технологічного університету. - 2005. - № 3. - С. 246-249.

26. Стадник Б.І. Фізико-хемічні основи термометричних матеріалів і статистично-термодинамічний алгоритм проектування термоперетворювачів засобів механотермометрії / Стадник Б.І., Луцик Я.Т., Яцишин С.П. [та ін.] // Вісник Черкаського державного університету. - 2005. - № 3. - С. 249-250.

27. Гамула П.Р. Технологічно-термодинамічні аспекти експлуатаційних змін параметрів термометричних матеріалів / Гамула П.Р., Курітник І.П., Яцишин С.П. [та ін.] // Вимірювальна техніка та метрологія. - 2005. - № 65. - С. 55-59.

28. Луцик Я.Т. Вплив поруватості на зміни термо-ЕРС термометричних матеріалів / Луцик Я.Т., Стадник Б.І, Яцишин С.П. [та ін.] // Вісник національного університету „Львівська політехніка”. Автоматика, вимірювання та керування. - 2005. - № 530. - С. 22-28.

29. Луцык Я.Т. Термодинамические аспекты нестабильности термометричних характеристик преобразователей температуры / Луцык Я.Т., Стаднык Б.И., Яцишин С.П. [и др.] // Metody i technika przetwarzania sygnalow w pomiarach fizycznych. Elektrotechnika. Z.28. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. - 2005. - № 223. - S. 177-180.

30. Яцишин С.П. Алгоритмічна оптимізація гранично - допустимої похибки перетворювачів температури / Яцишин С.П. // Вісник національного університету „Львівська політехніка”. Автоматика, вимірювання та керування. - 2006. - № 551. - С. 73-80.

31. Стадник Б.І. Перехідні теплові процеси в чутливих елементах шумових термоперетворювачів у режимі реального часу / Стадник Б.І., Микитин І.П., Яцишин С.П. [та ін.] // Вимірювальна техніка та метрологія. - 2006. - № 66. - С. 108-111.

32. Гук О.П. Термоелектричні перетворювачі для енергонапружених об'єктів / Гук О.П., Стадник Б.І., Яцишин С.П. [та ін.] // Технологические системы. - 2006. - № 1. - С. 15-17.

33. Стадник Б.І.. Тепло- і температуропровідність у формуванні похибки термоперетворювачів / Стадник Б.І., Яцишин С.П., Луцик Я.Т. // Вісник Черкаського державного технологічного університету. - 2006. - Спецвипуск. - С. 247-249.

34. Гук О.П. Особливості вимірювання температур термоелектричними перетворювачами у об'єктах атомної енергетики / Гук О.П., Микитюк О.М., Яцишин С.П. // Пожежна безпека. - 2006. - № 8. - С. 108-111.

35. Jacyszyn S.P. Analiza efektywnosci stosowania w termometrii funkcjonalnie-gradientowych czujnikow termoelektrycznych / Jacyszyn S.P., Stadnyk B.I., Skoropad P.I. // Pomiary, automatyka, kontrola. - 2006. - № 12. - S. 42-45.

36. Яцишин С.П. Термоструктурна і часова стабільність термометричних параметрів металевих аморфних стопів / Яцишин С.П., Скоропад П.І., Луцик Я.Т. // Metody i technika przetwarzania sygnalow w pomiarach fizycznych. Elektrotechnika. Z.28. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Rzeszow. - 2006. - № 233. - S. 165-172.

37. Лега Ю.Г. Функціонально-градієнтні термопари у термометрії / Лега Ю.Г., Стадник Б.І., Яцишин С.П. та ін. // Вісник Черкаського державного технологічного університету. - 2006. - № 4. - С. 81-85.

38. Яцишин С.П. Аспекты нестабильности термометрических характеристик преобразователей температуры / Яцишин С., Стадник Б., Лега Ю. [та ін.] // Proceedings of 13-th International Conference «Knowledge, Dialogue, Solution» formation». ITHEA. - Sofia. - V.1 - 2007. - P. 192-195.

39. Стадник Б.І. Багатофакторні інструментальні похибки термоперетворювачів / Стадник Б.І., Яцишин С.П., Лега Ю.Г. [та ін.] // Вісник Черкаського державного технологічного університету. - 2007. - Спецвипуск. - С. 243-248.

40. Яцишин С.П. Пирометрические преобразователи в автоматических установках подавления взрыва / Яцишин С.П., Кушнир А.П // Вопросы оборонной техники. - Сер. 16: Технические средства противодействия терроризму. - № 1-2. - 2008. - С. 80-81.

41. А.с. 1268969 СССР, МКИ G 01 К 7/02. Способ стабилизации термо-ЭДС термопары / Б.И.Стаднык, С.П.Яцишин, Я.В.Саноцкий [и др.] (СССР) - № 3812591/24-10 ; заявл. 04.10.84 ; опубл. 07.11.86, Бюл. № 41.

42. А.с. 1362955 СССР, МКИ G 01 К 7/02. Устройство для измерения температуры / Б.И.Стаднык, С.П.Яцишин, В.В.Осинчук (СССР). - № 4055356/24-10; заявл. 14.04.86; опубл. 30.12.87, Бюл. № 48.

43. А.с. 1409054 СССР, МКИ Н 01 В 39/00. Способ контроля качества и отбраковки резистивных элементов / С.П.Яцишин, Б.И.Стаднык, В.В.Осинчук (СССР). - № 3963037/24-10; заявл. 08.10.85; опубл. 10.03.87, Бюл. № 14.

44. А.с. 1413445 СССР, МКИ G 01 К 7/02. Способ определения температуры / Б.И.Стаднык, В.В.Осинчук, С.П.Яцишин (СССР). - № 4145644/24-10; заявл. 14.11.86; опубл. 30.07.88, Бюл. № 28.

45. А.с. 1469413 СССР, МКИ G 01 N 25/32. Устройство для измерения локальных термо-ЭДС / Б.И.Стаднык, З.О.Кушнир, С.П.Яцишин [и др.] (СССР). - № 3985695/31-15; заявл. 09.12.85; опубл. 30.03.89, Бюл. № 12.

46. А.с. 1332214 СССР, МКИ G 01 N 27/02. Устройство для отбраковки тел накала / С.П.Яцишин, Т.В.Лахоцкий, В.И. Скорык [и др.] (СССР) - № 3900524/24-25; заявл. 27.05.85; опубл. 23.08.87, Бюл. № 31.

47. Патент України № 32485. Спосіб нанесення покрить у вакуумі / Миколайчук О.Г., Яцишин С.П., Байцар А.С. [та ін.] - Бюл. № 7. - 2000.

АНОТАЦІЯ

Яцишин С.П. Розвиток теоретичних основ та створення методів і алгоритмів мінімізації похибок термоперетворювачів на базі статистичної термодинаміки. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю: 05.11.04 - прилади та методи вимірювання теплових величин. Національний університет «Львівська політехніка», 2008.

Дисертація присвячена розробці й використанню термоелектричних термоперетворювачів з підвищеними точністю й метрологічною надійністю. Викладено актуальність проблеми, приділено увагу необхідності врахування термодинамічного стану термометричної субстанції.

Розглянуто механізми нестабільності функції перетворення, досліджено її зміни у типових умов експлуатації; проаналізовано можливості застосування термодинамічних уявлень стосовно термометричної субстанції, як термодинамічно виокремленої системи. Вивчено ефективні методи дії на функції перетворення. Виведено вираз для сумарної функції впливу, як граничного значення відносної інструментальної похибки, у вигляді комбінації трьох адитивних пар безрозмірних функцій впливу. Проведено експериментальні дослідження: спектру термоелектричних властивостей, електричного опору та його температурного коефіцієнту та структурно-чутливих характеристик. Реалізовано способи та розроблено алгоритми побудови і використання термоперетворювачів з мінімальною інструментальною похибкою.

Ключові слова: температура, похибка вимірювання, термоперетворювач, термометричний матеріал, нестабільність метрологічних характеристик, функція перетворення, функція впливу, електричні флуктуації, статистична термодинаміка нерівноважних процесів.

АННОТАЦИЯ

Яцишин С.П. Развитие теоретических основ, создание методов и алгоритмов минимизации погрешностей термопреобразователей на базе статистической термодинамики. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности: 05.11.04 - приборы и методы измерения тепловых величин. Национальный университет «Львивска политэхника», 2008.

Диссертационная работа посвящена разработке и использованию термоэлектрических термопреобразователей повышенной точности и метрологической надежности. Обосновано актуальность проблемы, акцентировано внимание на необходимости учета термодинамического состояния термометрических материалов.

Обсуждены указанные характеристики преобразователей контактной и бесконтактной электротермометрии, связанные с термометрическими материалами и особенностями их изготовления. Представлен генезис основных составляющих погрешностей термоэлектрических преобразователей во времени и в зависимости от значительного количества факторов, связанных как с воздействием контролируемой среды, так и с факторами внутренней структуры термометрических материалов, непрерывно изменяющимися в процессе измерения.

На основании привлечения статистической термодинамики неравновесных процессов раскрыто целесообразность развития объединительного подхода к изучению функций влияния, обусловленных сложными процессами переноса в процессе воздействия на термометрические материалы многочисленных производственно-технологически-эксплуатационных факторов, как факторов возмущения.

Изучены функции влияния, как следствие сложных процессов переноса электричества, теплоты, массы и пр. Обнаружено экспериментально и доказано теоретически на основании исследования процесса теплопереноса примесей в монокристаллических термоэлектродах, что возможно создание функционально-градиентных термометрических материалов для целей термометрии. Последним присущи улучшенные метрологические характеристики за счет формирования в них нестационарного термодинамического состояния с неравномерным по длине распределеиием примесей.

Исследованы особенности воздействия слабых электромагнитных полей на термометрические ферромагнитные и неферромагнитные материалы. Уделено внимание изучению влияния пористости, что имеет немаловажное значение для металлокерамических термометрических материалов.

На основе проведенных исследований предложены критерии, позволяющие пренебречь определенными процессами переноса и, как следствие, факторами влияния на метрологические характеристики, включая инструментальную погрешность. Предложены и развиты алгоритмические основы минимизации инструментальной погрешности термопреобразова-телей. В частности, создан алгоритм минимизации погрешности для термоэлектрических преобразователей.

Внимание уделено экспериментальному изучению функций влияния преобразователей с термометрическими материалами (вольфрам, молибден, рений, ниобий, тантал, никель, платина, медь, сплавы на их основе и электропроводные композиты).

Приведены предложенные, разработанные и реализованные способы подготовки, построения и использования термоэлектрических термопреобразователей с минимальной погрешностью.

Предложены и обсуждены различные конструкции термоэлектрических, термошумовых и терморезистивных преобразователей температуры для аэрокосмической, энергетической, металлургической и других отраслей промышленности. Раскрыты особенности их конструктивного исполнения, обеспечивающие максимальный метрологический ресурс и минимальную инструментальную погрешность измерения с их помощью.

Ключевые слова: температура, погрешность измерения, термопреобразователь, термометрический материал, нестабильность метрологических характеристик, функция преобразования, функция влияния, электрические флуктуации, статистическая термодинамика неравновесных процессов.

ANNOTATION

Yatsyshyn S.P. Development of Theory Principles and the Consideration of Error Minimization Methods and Algorithms for Thermoelectric Thermotransducers based on Statistical Thermodynamics

Dissertation is aimed at gaining the scientific degree of Doctor of Engineering Sciences on the specialty: 05.11.04 - Devices and Methods of Thermal Value Measurement. «Lviv Polytechnic» National University, 2008 - Manuscript.

Dissertation is devoted to the development and use of thermoelectric thermotransducers with enhanced accuracy and metrological reliability.

The actuality of a problem is stipulated. Investigating changes at typical external environments, the mechanisms of transformation function instability are considered; possibilities of thermodynamic presentation use is analyzed concerning thermometric substance.

The effective action methods are studied on a transformation function. An expression for the total influence function as the maximum value of a relative instrumental error is shown out. The mentioned value is presented as the combination of three pairs of dimensionless influence functions. The experimental research of thermoelectric properties, electric resistance, microhardness and other structural characteristics is conducted .

The methods of thermotransducer construction are realized with improving metrological operating characteristics. The algorithms of thermotransducer instrumental errors' minimization are developed.

Keywords: temperature, measurement error, thermotransducer, thermometric substance, metrological instability, transformation function, influence function, electric fluctuations, statistic thermodynamics of irreversible processes.

Размещено на Allbest.ru