Gradierung eines hochempfindlichen halbleitenden Wärmestromsensors zur Ausweitung des Temperaturbereichs und Linearisierung der Kennlinie

对高灵敏度半导体热流传感器进行分级，以扩大温度范围并使特性曲线线性化

• 批准号: 5154810
• 负责人: Professor Dr. Wolfgang A. Kaysser
• 金额: --
• 依托单位: Helmholtz-Zentrum hereon GmbH
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 1998-12-31 至 2001-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5154810?language=en
• 关键词: Gradierung; eines; hochempfindlichen; halbleitenden; rmestromsensors

Auf Grund ihrer extrem hohen Seebeck-Koeffizienten (Thermokraft) eignen sich halbleitende Keramiken hervorragend zum Einsatz in hochempfindlichen Wärmestromsensoren. Gegenüber metallischen Systemen läßt sich eine um eine Größenordnung gesteigerte Empfindlichkeit bei gleicher Zeitkonstante realisieren. Nachteilig ist allerdings die starke Temperaturabhängigkeit der Thermokraft, die die individuelle Anwendung nur in einem schmalen Temperaturbereich zuläßt und wegen der stark nichtlinearen Kennlinie eine komplexe Elektronik und Meßdatenverarbeitung benötigt. Dem kann man dadurch begegnen, daß man den Sensor in Richtung des gemessenen Temperaturgradienten kontinuierlich oder segmentiert in Bereiche unterschiedlicher Zusammensetzung oder Dotierung aufteilt, die in jeweils anderen Temperaturbereichen maximale Empfindlichkeit besitzen. Gleichzeitig eröffnet dies die Möglichkeit, die Kennlinie weitgehend zu linearisieren, womit ein einfacher Austausch der bislang verwendeten metallischen Systeme mit halbleitenden Sensoren möglich wird. Um dies zu erreichen, muß simultan zur Temperaturabhängigkeit des Seebeck-Koeffizienten die der Wärmeleitfähigkeit gesteuert werden. Das vorgesehene Einsatzgebiet der hier entwickelten Sensoren ist die Vermessung von Wärmeübergangskoeffizienten (d. h. des Wärmestromes und der Temperaturverteilung) an der Oberfläche von Turbinenbauteilen. Ziel des Vorhabens ist es, mit den im Vorgängervorhaben (gradierte thermoelektrische Wandler) entwickelten Werkstoffen mittels Heißpressen einen halbleitenden gradierten (lateralen) Wärmestromsensor bis 800 °C Einsatztemperatur zu entwickeln. Zur Bestimmung der Gradierungsfunktion wird das zur Simulation von Energiewandlern aufgestellte Finite-Elemente-Modell weiterentwickelt und auf diesen Anwendungsfall zugeschnitten.

[1]〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕〔1〕。gegen<s:1> ber metallischen Systemen läßt sich eine um eine Größenordnung gesteigerte Empfindlichkeit bei gleicher Zeitkonstante realisieren。Nachteilig list allerdings die starke Temperaturabhängigkeit der Thermokraft, die die individuelle Anwendung nur in einem schmalen temperature bereich zuläßt and wegen der stark nichtlinearen Kennlinie einecomplex Elektronik and meß datenverarbeung benötigt。在Richtung des gemessenen temperature gradienten kontinuuerlich oder segmentiert in beriche unterschiedlicher Zusammensetzung oderdotiung auteilt， die in jewellery anderen temperature berichen maximale Empfindlichkeit besiten。gleichzetig eröffnet dies die Möglichkeit, die kenlinie weitgehend zu linearisieren, womit in ininfher Austausch der bislang verwendeten metallischen Systeme mit halbleitenden Sensoren möglich wind。1 .在研究过程中，我们必须同时研究Temperaturabhängigkeit和Wärmeleitfähigkeit之间的关系。（d. h. des Wärmestromes und der temperature - vertiilung）和（d. th . des Wärmestromes und der Turbinenbauteilen）。Ziel des Vorhabens ist es, mit den im Vorgängervorhaben (gradierte thermoelektrische Wandler) entwickelten Werkstoffen mittelels he ßpressen einen halbleitenden gradierten (lateral) Wärmestromsensor他800°C einsatztemperature zu entwickeln。基于有限元模型的梯度函数计算方法及数值模拟方法。