Физические основы измерения температур

Фототермоакустические методы ТНК

В методе фототермоакустики лазерное (в общем случае оптическое) излучение проходит через оптическую систему и попадает на поверхность исследуемого образца, в котором под воздействием излучения возникают температурные и акустические поля, по которым можно судить о структуре и параметрах изделия.

Поглощение лазерного импульса приводит к нестационарному повышению температуры поверхностного слоя как поглощающей, так и (за счет теплопроводности) прозрачной среды. При этом происходит возбуждение акустических волн как в прозрачной, так и в поглощающей среде.

Все тепловые методы фототермоакустики позволяют работать с порошками: светорассеивающими, радиоактивными, нагретыми до высокой температуры средами и т.д. Для измерения температуры приповерхностного слоя используют термопары, термисторы, пироэлекттческие пленки, а также ИК-радиометры (бесконтактные методы). Контактные методы применимы только хорошо теплопроводящих сред и при весьма низких частотах модуляции.

К тепловым методам относятся также способы регистрации оптико-акустического сигнала по зависимости показателя преломления сред от температуры.

В методе тепловой линзы с использованием пробного луча пробный луч подфокусируется или дефокусируется тепловой линзой, появление которой вызвано неоднородным нагревом среды основным лучом.

Метод тепловой линзы наиболее удобен для исследования прозрачных сред и позволяет измерять коэффициенты поглощения вплоть до 10"7 ... 10"8 см"1. Он может применяться как непосредственно, так и косвенно, для определения распределения температуры, коэффициентов температуропроводности, скоростей потока газов и тому подобного. При ортогональном расположении основного и пробного лучей отклонение луча тепловой линзой часто называют «эффектом миража».

Частотный диапазон этого метода ограничен в основном шумами источника пробного излучения и фотоприемника, а также (при косвенной регистрации) диаметром луча. Диагностика по этому методу сопряжена с трудностями разделения температурного и акустического полей. Тем не менее этот метод широко распространен, в частности, в оптотермической микроскопии. Изменения показателя преломления можно определить также интерферометрическими, гетеродинными и другими подобными методами.

Непосредственно к тепловым методам примыкает метод «фотодефлекционной спектроскопии», суть которого в рассеянии пробного излучения на деформациях поверхности поглощающей среды, вызванных неоднородным лазерным нагревом. Обычно стараются сфокусировать пробное излучение на склон «выпучивания» в область наибольшего наклона поверхности для получения максимального сигнала.

Быстрый поиск по Банку Рефератов:     | Описание работы | Похожие работы

Смотрите также: ТНК и их роль на мировых рынках (Курсовая, 2002) и Влияние ТНК на мировой экономический процесс (Диплом, 2000)

От изменения температуры поверхности зависят не только показатель преломления, что используется в фоторефрактивных методах, но и коэффициенты поглощения и рассеяния света.

ЛИТЕРАТУРА

1.Неразрушаюший контроль  и диагностика: Справочник / В.В. Клюев  и др.; Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995. 488 с.

2.Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К.В. Фролов и др. М.: Машиностроение, 1996. Измерения, контроль, испытания  и диагностика. Т. Ш-7 / В.В. Клюев и  др.: Под общ. ред. ВВ. Клюева. 464 с.

3.Справочник по инфракрасной  технике / Ред. У. Вольф. В 4-х т.: Пер. с  англ. М.: Мир, 1999. 600 с.

4.Вавилов В.П. Тепловые  методы неразрушающего контроля: Справочник. М.: Машиностроение, 1991. 240 с.

5.Синеглазов В.М., Протасов  А.Г., Кеткович А.А. Активная тепловая  интроскопия. Киев: Техника, 1993. 168 с.

6.Низкотемпературные пирометры / Е.И. Фандеев и др. М.: Энергоатомиздат, 1993. 160 с.

7.Тепловой неразрушающий  контроль изделий: Научно-методическое  пособие / О.Н. Будадин и др. М.: Наука, 2002. 472 с.

8.Госсорг Ж. Инфракрасная  термография. Основы, техника, применение: Пер. с франц. М.: Мир, 1988.41 с.