Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
3 results
Search Results
Item Термоелементи на основі n-ZrNiSn, нечутливі до впливу зовнішнього магнітного поля(Національний університет "Львівська політехніка", 2012) Крайовський, Роман ВолодимировичНаведено обґрунтування та нове вирішення важливої наукової прикладної проблеми підвищення точності та надійності вимірювання температури при наявності зовнішнього магнітного поля у температурному діапазоні 4,2 ÷ 1000 К, що виявляється у розвитку фізичних засад та принципів прогнозування та отримання нових термометричних матеріалів та реалізації на їх основі термоелементів електрорезистивних та термоелектричних термометрів. Вперше на основі результатів дослідження кристалічної та електронної структур термометричних матеріалів Zr1-xYxNiSn, Zr1-xLuxNiSn, Zr1-xHoxNiSn, Zr1-xErxNiSn та Zr1-xTmxNiSn, а також їх електрокінетичних та магнітних характеристик у температурному діапазоні 4,2 ÷ 1000 К здійснено прогнозування термометричних характеристик термоелементів електрорезистивних та термоелектричних термометрів. Із аналізу впливу зовнішнього магнітного поля на зміну електронної структури термометричних матеріалів було прогнозувано, що у термометричних матеріалах Zr1-xYxNiSn та Zr1-xLuxNiSn відсутні локальні магнітні моменти, а значення магнітної сприйнятливості у даних матеріалах будуть визначатися концентрацією вільних електронів (парамагнетизм Паулі). На основі термометричних матеріалів Zr1-xYxNiSn, Zr1-xLuxNiSn, Zr1-xHoxNiSn, Zr1-xErxNiSn та Zr1-xTmxNiSn реалізовані термоелементи електрорезистивних та термоелектричних термометрів, а також встановлені закономірності їх функцій перетворення зі стабільними та відтворюваними характеристиками у температурному діапазоні 4,2 ÷ 1000 К. Вперше показано, що нечутливість до впливу зовнішнього магнітного поля термометричних характеристик термоелементів електрорезистивних та термоелектричних термометрів на основі термометричних матеріалів Zr1-xYxNiSn та Zr1-xLuxNiSn пов’язане із реалізацією стану парамагнетизму Паулі у таких матеріалах. Приведено обоснование и новое решение важнной научной прикладной проблемы повышения точности и надежности измерения температуры при наличии внешнего магнитного поля в температурном диапазоне 4,2 ÷ 1000 К, что проявилось в развитии физических основ и принципов прогнозирования и получения новых термометрических материалов и реализации на их основе термоэлементов электрорезистивных и термоэлектрических термометров. Впервые на основе результатов исследования кристаллической и электронной структур термометрических материалов Zr1-xYxNiSn, Zr1-xLuxNiSn, Zr1-xHoxNiSn, Zr1-xErxNiSn и Zr1-xTmxNiSn, а также их электрокинетических и магнитных характеристик в температурном интервале 4,2 ÷ 1000 К осуществлено прогнозирование термометрических характеристик термоэлементов электрорезистивных и термоэлектрических термометров на основе представленных выше термометрических материалов. Так, на основе анализа влияния внешнего магнитного поля на изменение электронной структуры термометрических материалов было предсказано, что в термометрических материалах Zr1-xYxNiSn и Zr1-xLuxNiSn отсутствуют локальные магнитные моменты, а значения магнитной восприимчивости в упомянутых материалах будут определяться концентрацией свободных электронов (парамагнетизм Паули). Экспериментальные исследования магнитной восприимчивости термометрических материалов Zr1-xYxNiSn и Zr1-xLuxNiSn подтвердили результаты расчета их электронной структуры, что магнитное состояние вещества в основном определяют свободные электроны, а экспериментальные исследования электрокинетических характеристик указанных материалов показли их нечувствительность к влиянию внешнего магнитного поля. Данные исследования позволили предположить, что и термометричекие характеристики термоэлементов электрорезистивных и термоэлектрических термометров, выполненные на основе термометрических материалов Zr1-xYxNiSn и Zr1-xLuxNiSn, также будут нечувствительны к влиянию внешнего магнитного поля. Розработаны, изготовленн и апробированны термометрические элементы электрорезистивных и термоэлектрических термометров, у которых термочувствительный элемент и ветка термопары, соответственно, изготовлены из термометрических материалов Zr1-xYxNiSn, Zr1-xLuxNiSn, Zr1-xHoxNiSn, Zr1-xErxNiSn и Zr1-xTmxNiSn. Установлены закономерности функций преобразования электрорезистивных и термоэлектрических термоэлементов на основе исследованных термометрических материалов со стабильными и возобновляемыми характеристиками в температурном диапазоне 4,2 ÷ 1000 К. Впервые показано, что нечувствительность к влиянию внешнего магнитного поля термометрических характеристик термоэлементов электрорезистивных и термоэлектрических термометров на основе термометрических материалов Zr1-xYxNiSn и Zr1-xLuxNiSn связано с реализацией состояния парамагнетизма Паули в таких материалах. Реализация термоэлементов электрорезистивных и термоэлектрических термеметров на основе исследованных термометрических материалов расширяет круг термоэлементов с однозначними зависимостями и позволяет управлять характеристиками термометрического материала. The ground and the new address important scientific problems applied to improve the accuracy and reliability of temperature measurement in the presence of external magnetic field in the temperature range 4,2 ÷ 1000 K, which is the development of private foundations and principles of forecasting and obtain new thermometric materials and implementation on the basis of thermoelements electrical resistive and thermoelectric thermometers. For the first time on the basis of studies of crystal and electronic structures of thermometric materials Zr1-xYxNiSn, Zr1-xLuxNiSn, Zr1-xHoxNiSn, Zr1-xErxNiSn и Zr1-xTmxNiSn, and their electrokinetic and magnetic characteristics in the temperature range 4,2 ÷ 1000 K by forecasting thermometric characteristics of thermoelements of electrical resistive and thermoelectric thermometers. From the analysis of the external magnetic field to change the electronic structure of thermometric materials were projections that thermometric materials Zr1-xYxNiSn and Zr1-xLuxNiSn with no local magnetic moments and magnetic susceptibility values in these materials will be determined by the concentration of free electrons (Pauli paramagnetism). On the basis of thermometric materials Zr1-xYxNiSn, Zr1-xLuxNiSn, Zr1-xHoxNiSn, Zr1-xErxNiSn and Zr1-xTmxNiSn realized thermoelements of thermoelectric and electrical resistive thermometers and established patterns of transformation functions with stable and reproducible characteristics in the temperature range 4,2 ÷ 1000 K. For the first time shown the insensitivity to external magnetic field of thermometric characteristics of thermoelements of electrical resistive and thermoelectric thermometers based on thermometric materials Zr1-xYxNiSn and Zr1-xLuxNiSn associated with implementation of the Pauli paramagnetism of these materials.Item Вплив технологічних і експлуатаційних чинників на термоелектричну неоднорідність та метрологічні характеристики термометрів(Національний університет "Львівська політехніка", 2011) Домінюк, Тарас ІвановичThe dissertation is devoted to problems of measuring temperature thermoelectric sensors, in particular the influence of thermoelectric inhomogeneity and temperature measurement accuracy. In this thesis we used the method of acoustic emission as the research method of thermoelectric inhomogeneity, which allows greatly improve the reliability of measurement results. It is shown that the change in thermoelectric inhomogeneity is accompanied by acoustic emission. Set a level of maximum degree of chromel deformation, after which structural recrystallization is a practically eliminated. Proposed and approbated a method of highlighting discrete acts of low-level (low energy) acoustic emission.Диссертация посвящена проблемам измерения температуры термоэлектрическими преобразователями, в частности влияния термоэлектрической неоднородности на точность измерения температуры. В диссертации представлены теоретические обоснования влияния упругой и пластической деформации на термо-ЭДС. Выведены рабочие выражения в интегральной форме для вычисления коэффициента абсолютной термо-ЭДС дифференциальным методом и даны выражения для оценивание неопределенности найденного значения. А также разработана и опробована имитационная модель влияния термоэлектрической неоднородности как отдельного термоэлектрода так и преобразователя вцелом на термо-ЭДС термоэлектрических преобразователей. Показано, что в реальных условиях эксплуатации термоэлектрических преобразователей с имеющейся термоэлектрической неоднородностью электродов невозможно однозначно выделить из термо-ЭДС долю, что обусловлена термоэлектрической неоднородностью. В ходе работы над диссертацией было разработано прикладное программное обеспечение для оценки влияния на термо-ЭДС термоэлектрической неоднородности в температурном поле задаваемого профиля. С использованием термоэлектрического, металлографического, акустико-эмиссионного методов установлена предельная степень деформации хромеля, после которой структурная рекристаллизация посредством отдыха и возврата практически исключена. В диссертации также представлены результаты исследований влияния умышленно внесенных структурных дефектов на термоэлектрическую неоднородность с привлечением акустико-эмиссионного метода контроля для анализа процессов отжига. Внесение структурных дефектов осуществлялось 3-кратный изгиб и термоударом с последующим значительным градиентом температуры. Поскольку энергия дискретных акустических колебаний при исследованиях ничтожно мала, то особенное внимание уделено обработке сигналов акустической эмиссии. Предложенный и апробированный метод выделения дискретных актов акустической эмиссии низкого уровня (малой энергии) позволил эффективно избавиться от шумов усилителя акустической эмиссии. Особенностью разработанного метода является принципиальная возможность его использования в системах реального времени. В работе также применен достаточно оригинальный метод тестирования качества акустического контакта исследуемого объекта с первичным преобразователем акустической эмиссии. В диссертации особое внимание уделяется привлечению метода акустической эмиссии при исследованиях термоэлектрической неоднородности, что позволяет в значительной мере повысить достоверность результатов измерений. Экспериментально доказано, что изменение термоэлектрической неоднородности сопровождается акустической эмиссией. Последнее обстоятельство дает возможность эффективного использования метода акустической эмиссии для бездемонтажной диагностики термоэлектрических преобразователей.Дисертація присвячена проблемам вимірювання температури термоелектричними перетворювачами, зокрема впливу термоелектричної неоднорідності на непевність вимірювання температури. У дисертації використано метод акустичної емісії при дослідженнях термоелектричної неоднорідності, що дозволяє значною мірою підвищити достовірність результатів вимірювання. Показано, що зміна термоелектричної неоднорідності супроводжується акустичною емісією. Встановлено граничну ступінь деформації хромелю, структурна рекристалізація після якої практично унеможливлена. Запропоновано і апробовано метод виокремлення дискретних актів акустичної емісії низького рівня (малої енергії).Item Фізичні засади розроблення термометричних елементів на основі інтерметалічних напівпровідників(Національний університет "Львівська політехніка", 2008) Ромака, Володимир АфанасійовичНа основі фізичних моделей електронної та кристалічної структур, електрокінетичних та магнетних характеристик інтерметалічних напівпровідників встановлені закономірності функцій перетворення резистивних та термоелектричних інтерметалічних напівпровідникових елементів та можливість керування ними як екологічно чистих термометричних матеріалів для електрорезистивної та термоелектричної термометрії з однозначними залежностями та високим значенням питомого електроопору та термо-ЕРС. Показано, що керованість електрокінетичними характеристиками термометричних матеріалів на основі інтерметалічних напівпровідників здійснюється шляхом їх легування. Вперше показано, що легування інтерметалічних напівпровідників суттєво впливає на їх кристалічну структуру. Показано, що при прогнозуванні електрокінетичних властивостей термометричних матеріалів шляхом розрахунку розподілу електронної густини для отримання однозначних залежностей та максимальних значень термо-ЕРС і питомого електроопору необхідно врахувати локальну аморфізацію напівпровідників. Вперше здійснений розрахунок розподілу електронної густини з врахуванням локальної аморфізації. Реалізовані термочутливі елементи з використанням інтерметалічних напівпровідників для електрорезистивних та термоелектричних термометрів. На основе физических моделей электронной и кристаллической структур, электрокинетических и магнитных характеристик интерметаллических полупроводников установлены закономерности функций пребразования электрорезистивних и термоэлектрических полупроводниковых элементов и возможность управления ними как экологически чистых термометрических материалов для электрорезистивной и термоэлектрической термометри с однозначними и высокими значениями удельного сопротивления и термо-ЭДС. Показано, что управление электрокинетическими характеристиками термометрических материалов на основе интерметаллических полупроводников осуществляется путем их легирования. Впервые показано, что легирование интерметаллических полупроводников существенно влияет на их кристаллическую структуру. Показано, что при прогнозировании электрокинетических свойств термометрических материалов путем расчета распределения электронной плотности для получения однозначных зависимостей и максимальных значений термо-ЭДС и удельного сопротивления необходимо учитывать локальную аморфизацию полупроводников. Вывод о локальной аморфизации интерметаллических полупроводников подтвержден результатами исследований электрокинетических и магнитных характеристик: изменение знака коэффициента термо-ЭДС при переходе проводимости диэлектрик-металл и магнитное упорядочение на диэлектрической стороне перехода соответствуют критерию Мотта о наличии структурного разупорядочения. Впервые осуществлен расчет распределения электронной плотности с учетом локальной аморфизации. На основе анализа температурных та концентрационных зависимостей удельного сопротивления и коэффициента термо- ЭДС интерметаллических полупроводников показано, что в сильнолегированном и компенсированном полупроводнике значения энергий активации ε1α и ε3, полученные из температурных зависимостей коэффициента термо-ЭДС, связаны с энергетическими характеристиками флуктуации зон непрерывных энергий. Показано, что сопоставление энергетических характеристик флуктуации зон непрерывных энергий термометрического материала позволяет прогнозированно получать и использовать материал только с экспоненциальными изменениями электросопротивления и значительными изменениями термо-ЭДС, обеспечивая высокую чувствительность средст измерения температуры в широком температурном диапазоне. Реализованы термочувствительные элементы с использованием интерметаллических полупроводников для электрорезистивных и термоэлектрических термометров.On basis of the physical models for the electronic and crystal structures, electrokinetic and magnetic characteristics of the intermetallic semiconductors, the relationship of the transformation functions of the resistive and thermo-electric intermetallic semiconductor elements was established. The possibility of their monitoring as the ecologically clean thermometric materials for the electro-resistive and thermoelectric thermometry with the standardized dependencies and high values of the electro-resistivity and thermopower was proved. It was shown that controllability of electro-kinetic characteristics of the thermometric materials based on the intermetallic semiconductors was carried out by theirs doping. It was shown first, that doping of the intermetallic semiconductors substantially influenced on their crystal structure. It was shown that at prognostication of the electro-kinetic properties of the thermometric materials by calculation of the density of electronic states to obtain the unambiguous dependencies and maximal values of thermopower and resistivity it was necessary to take into account the local amorphisation of the semiconductors. The calculation of distribution of the density of electronic states with taking into account a local amorphization was performed first. The eleсtro-resistive and thermo-electric thermometers were realized with the use of intermetallic semiconductors as the thermosensitive elements.