Registration Number
0524U000363, Doctoral dissertation
Status
Доктор технічних наук
Date
22-11-2024
popup.evolution
o
Чому дисертація має статус "Запланована"?
Title
Development of the physical principles of creating sensitive elements of resistance thermometers and thermoelectric converters
Author
Volodymyr Z. Pashkevych, Кандидат технічних наук
popup.opponent Oleksandra Z. Hotra
popup.opponent L..V. Dekusha
popup.opponent Nataliia M. Fialko
popup.rada
Lviv Polytechnic National University
Description
Дисертаційна робота присвячена розвитку фізичних засад термометрії, зокрема, створенню нових чутливих елементів термометрів опору і термоелектричних перетворювачів з покращеними метрологічними та експлуатаційними характеристиками з досліджених напівпровідникових матеріалів (інтерметалідів), встановленню основних закономірностей функцій перетворення чутливих елементів термоперетворювачів та розробленню принципів керування ними шляхом запровадженням сучасних методів моделювання властивостей, зокрема, лінійного методу приєднаних плоских хвиль (FLAPW) у межах теорії функціоналу густини (DFT), що розширює діапазон температурних вимірювань, підвищує точність та стабільність характеристик у діапазоні 4,2÷1300 К.
У дисертаційній роботі розвинуто принципи керування термометричними характеристиками (функціями перетворення) чутливих елементів термометрів опору та термоелектричних перетворювачів з досліджених термометричних матеріалів (інтерметалідів) шляхом використання сучасних методів моделювання, зокрема, методу FLAPW та циклічного покрокового корегування початкових умов розрахунків з параметрами експериментальних вимірювань функцій перетворення, що дозволило підвищити точність моделювання і отримати чутливі елементи термоперетворювачів з покращеними метрологічними та експлуатаційними характеристиками.
Вперше запроваджено моделювання властивостей матеріалів досліджуваних чутливих елементів термоперетворювачів, зокрема, питомого електроопору ρ, коефіцієнта термо-ерс α, питомої магнітної сприйнятливості χ, термодинамічних властивостей, зокрема, ентальпії змішування ΔHmix(х) та вільної енергії ΔG(х) (потенціал Гельмгольца), розподілу густини електронних станів (DOS), ширини забороненої зони εg, глибини залягання рівня Фермі εF, структурних параметрів шляхом запровадження розрахунків методом FLAPW у межах теорії функціоналу густини (DFT) за допомогою пакета програм Vienna Ab initio Simulation Package VASP v. 5.4.4, що дозволило підвищити точність моделювання та встановити умови існування однозначних залежностей функцій перетворення, межі існування та використання термометричних матеріалів, а також отримати чутливі елементи на їхній основі з покращеними метрологічними та експлуатаційними характеристиками.
Вперше експериментально встановлено закономірності функцій перетворення отриманих чутливих термоелементів на основі досліджених термометричних матеріалів з однозначними залежностями та високим значенням електроопору і термо-ерс у широкому температурному діапазоні. Часова стабільність та відтворюваність термометричних характеристик отриманих чутливих елементів досліджувалася шляхом вимірювання зміни значень електроопору та термо-ерс на протязі календарного року після 25 циклів нагрів-охолодження в інтервалі 300÷1300 К. Було встановлено, що значення електроопору та термо-ерс залишалися стабільними з непевностями ±0,015 К та ±0,025 К, відповідно, що дозволяє рекомендувати їх для температурних вимірювань. Чутливі елементи термоперетворювачів, виготовлені з термометричних матеріалів Lu1-xScxNiSb, V1-хTixFeSb та VFe1-xTixSb можуть використовуватися для температурних вимірювань за наявності магнітного поля, оскільки є парамагнетиками Паулі в діапазоні температур 4,21300 К.
Вперше отримана лінійка чутливих елементів термоелектричних перетворювачів з досліджених термометричних матеріалів з покращеними метрологічними та експлуатаційними характеристиками у діапазоні 4,21300 К, в яких у залежності від знака термо-ерс провідників формувалася термоелектрична пара платина-термометричний матеріал, платинороїд-термометричний матеріал або термометричний матеріал (М1)-термометричний матеріал (М2). Отримані чутливі елементи термоелектричних перетворювачів підвищують чутливість у 3÷5 разів, а також дозволяють одним термометром вимірювати температуру в діапазоні 4,21300 К. Відношення термо-ерс термоперетворювачів з отриманих чутливих елементів до діапазону температурних вимірювань перевищують сучасні промислові термопари.
Вперше отримана лінійка чутливих елементів термометрів опору на основі досліджених термометричних матеріалів з однозначними залежностями та високими значеннями температурного коефіцієнта опору (ТКО), що підвищує точність та розширює діапазон температурних вимірювань одним термометром до 4,21300 К. ТКО отриманих чутливих елементів термометрів опору у 46 разів перевищує ТКО чутливих елементів, виготовлених з металів, а відомі напівпровідникові термометри опору не застосовуються для вимірювання середніх та високих температур.
Результати дисертаційного дослідження впроваджені та використовуються у низці підприємств та організацій України.
Registration Date
2024-10-24
popup.nrat_date
2024-10-24 / 2026-07-01
