2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、為了解決工業(yè)余熱、廢熱重新利用的問題以及響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召,本文基于熱電效應(yīng)設(shè)計并研制出了一種在實驗室條件下可以實現(xiàn)的低溫差發(fā)電儀,實現(xiàn)了溫差發(fā)電目標以及演示功能。主要工作可總結(jié)為以下五個方面:
  (1)半導體溫差發(fā)電儀總體方案的設(shè)計及研究。
  根據(jù)溫差發(fā)電基本原理,建立半導體溫差發(fā)電儀器的理想模型并利用熱力學理論對其進行研究分析,推導出溫差發(fā)電器件輸出特性的表達式。在定性探究影響溫差發(fā)電儀輸出性能主要因素的基礎(chǔ)上,

2、分析半導體溫差發(fā)電儀各功能分區(qū)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成和工作機理,重點闡述半導體溫差電儀控制系統(tǒng)的組成核心。根據(jù)該儀器總體設(shè)計原則以及項目新需要,從可維護性、美觀性以及后續(xù)的可升級性的角度,給出其總體設(shè)計方案。使用STM32F103C8T6作為主控單元,由電壓電流檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度控制電路、人機交互模塊及溫度采集單元等構(gòu)成硬件電路控制模塊,再結(jié)合PID控制算法和上位機統(tǒng)計算法等完成溫差發(fā)電儀總體方案的設(shè)計。
  (2)半導體溫差發(fā)電

3、儀的硬件設(shè)計方案的研究及實現(xiàn)。
  基于溫差發(fā)電儀控制系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊,提出了該儀器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案。在歸納各個模塊硬件電路實現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上并結(jié)合其要完成的功能來搭建具體電路。溫差發(fā)電器件的輸出電壓經(jīng)由放大濾波鉗位等電路輸入到主控芯片STM32F103C8T6上的ADC,再把轉(zhuǎn)化結(jié)果輸入PID運算,利用PID輸出結(jié)果控制PWM輸出的脈寬,從而控制發(fā)電模塊發(fā)熱時長,達到控制溫度的目的,使輸出電壓穩(wěn)定然后帶動負載電路工作。溫度采集

4、單元起輔助控制作用,所有采集的數(shù)據(jù)都經(jīng)由串口轉(zhuǎn)USB電路發(fā)送到上位機。
  (3)半導體溫差發(fā)電儀軟件設(shè)計方案的研究及實現(xiàn)。
  半導體溫差發(fā)電儀控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計是研制該儀器的關(guān)鍵環(huán)節(jié),軟件部分主要由上位機和下位機兩部分組成,上位機使用C#編寫,其負責采集串口發(fā)來的數(shù)據(jù),并完成數(shù)據(jù)解包、存儲、分析、繪制曲線圖等功能;下位機使用C編寫,主要完成采集溫度、電壓轉(zhuǎn)換、簡單人機交互、控制發(fā)熱器件溫度、控制負載等功能,并把所有數(shù)據(jù)打

5、包由USB轉(zhuǎn)串口發(fā)送到上位機。
  (4)半導體溫差發(fā)電儀測試平臺設(shè)計方案的研究及實現(xiàn)。
  根據(jù)熱力學基本熱流法來確定溫差發(fā)電儀從上至下的垂直安裝順序,從而方便地為熱量傳輸提供了一個垂直流動渠道。再結(jié)合儀器外形要美觀大方以及結(jié)構(gòu)設(shè)計合理規(guī)范的原則,搭建出半導體溫差發(fā)電儀器測試平臺。在實驗室進行模擬熱源,采用DJR-G型硅橡膠加熱器作為加熱器件、翅片散熱器作為散熱器件再結(jié)合保溫層,構(gòu)成了溫差發(fā)電儀測試平臺。
  (5)

6、半導體溫差發(fā)電儀性能測試的實現(xiàn)。
  利用該儀器對半導體溫差發(fā)電器件的發(fā)電特性進行研究分析,得到以下規(guī)律:負載電阻對溫差發(fā)電器件有著復雜的影響。隨著負載電阻增加,輸出功率先增加后減小,當達到匹配電阻時達到最大值;溫差發(fā)電器件的冷端對輸出功率影響較大,選擇不同的散熱模式,輸出功率是不同的,而有效的散熱策略會提高輸出功率。
  本課題的成功實現(xiàn)對半導體溫差發(fā)電進一步的應(yīng)用研究及該領(lǐng)域人才培養(yǎng)提供了良好平臺,并為今后工業(yè)低品位余熱

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