Министерство образования и науки Республики Казахстан Карагандинский Государственный Университет им. Е.А. Букетова Кафедра Теплофизики КУРСОВАЯ РАБОТА по оптике на тему Люминесцентные методы измерения температуры Подготовила студентка гр. ЗМиФ-46 Ютландова В.Ю. Проверила Карицкая С.Г. Караганда, 2004 Содержание Введение 1. Понятие люминесценции 1. Возникновение люминесценции 2. Классификация процессов люминесценции 3. Закономерности люминесценции 2. Люминесцентные методы измерения температуры 1. Волоконно-оптические датчики 2. Люминесцентные покрытия 3. Области применения люминесцентных методов измерения температуры 15 Заключение 17 Список использованных источников 18 Введение Температура оказывает влияние на многие процессы и реакции, протекающие в природе, осуществляемые в лабораториях и на промышленных предприятиях.
Измерения температуры по оценкам специалистов составляют 50 от общего числа всех измерений на производстве.
В связи с этим измерение температуры приобретает очень большое значение. В частности, температура определяет протекание процессов, состояние технологических аппаратов и режимы их функционирования. Температура - одна из основных величин, определяющих термодинамическое состояние веществ, характеризующая степень нагретости тела. Это статистически формирующаяся термодинамическая величина, определяемая уровнем внутренней энергии тела, носителями которой являются атомы и молекулы.
При этом температуру определяет их кинетическая энергия движения. В отличие от других параметров, характеризующих состояние вещества, измерение температуры можно производить только косвенным путем, основываясь на зависимости от температуры таких физических свойств тел, которые поддаются непосредственному измерению. Например, такой физической величиной может быть объем вещества, давление, электрическое сопротивление или другой параметр, зависящий от температуры.
При этом необходимо, чтобы изменение используемого параметра было связано с температурой функциональной зависимостью, близкой к линейной эта связь должна наименьшим образом искажаться из-за воздействия других параметров процесса, точно и просто воспроизводиться при градуировании измерительного прибора. Обычно, измеряемые температуры лежат в интервале от -273 до 3000 С, поэтому для измерения температуры во всех возможных случаях необходимы разные средства и методы измерений, к которым в зависимости от поставленной задачи измерения выдвигаются существенно различные требования, касающиеся точности измерения.
Все эти факты приводят к дополнительным трудностям при выборе метода измерения такого параметра как температура в конкретных производственных и лабораторных условиях. Известные на данный момент способы измерения температуры можно поделить на две группы контактные и бесконтактные методы.
При использовании приборов первой группы например, термопар, термоанемометров, акустических анемометров др. приходится в той или иной степени принимать во внимание особенности теплообмена между объектом, термометром и внешней средой, так как контактные термометры непосредственно контактируют с объектом, что сильно влияет на результаты измерений, внося значительные погрешности. При измерении температуры с помощью оптических методов интерферометрический, оптико-голографический и др. температурное поле объекта измерения не искажается.
Кроме того, возникает возможность измерения температуры не в одной точке, а сразу по всему объему изучаемого объекта. Наряду с этим оптические методы не имеют инерционных погрешностей, что способствует проведению точных измерений мгновенных значений. Высокая чувствительность и точность измерений обусловливают применение оптических методов в изучении сложных процессов, сопровождающихся резкими колебаниями характеристик процесса.
Среди оптических методов измерения температуры, в последнее время широкое применение находит быстро развивающийся люминесцентный метод. Он основан на зависимости интенсивности свечения люминофоров от температуры среды, в которую они помещены. Основным преимуществом этого метода является более высокая точность измерения и меньшая сложность организации процесса изучения температуры объекта по сравнению с другими способами измерения. В первой главе данной работы кратко рассматривается основной теоретический материал, связанный с понятием люминесценции.
Во второй главе дается описание люминесцентных методов измерения температуры. В заключении приведены основные выводы. 1.
Люминесценция от латинского lumen - свет и -escent - суффикс, означающ... Природные явления люминесценции - северное сияние, свечение некоторых ... и А.Беккерели, Ф.Ленард, У.Крукс и другие. Интерес к исследованию свеч... В установлении основных законов люминесценции, а также в развитии ее п... 1.
Люминесценция может быть вызвана бомбардировкой вещества электронами и... Элементарный процесс люминесценции состоит из двух этапов. На первом происходит возбуждение центра люминесценции, на втором его в... Энергия рождающегося на заключительном этапе фотона ровна, очевидно, р... Если возбужденное состояние метастабильно, то время пребывания в нем ч...
Флуоресценция обусловлена переходами атомов, молекул или ионов из возб... Разграничение на флуоресценцию и фосфоресценцию является достаточно ус... Рис. 1 переходы на уровни, с которых излучается люминесцентное свечение. Та... Рис.2 Рекомбинационная люминесценция может происходить на дефектных ил...
Закономерности люминесценции. Антистоксово излучение проявляется все отчетливее оп мере повышения те... Имеет место также резкое уменьшение интенсивности флуоресценции при чр... Интенсивность рекомбинационного люминесцентного свечения изменяется с ... Датчик на основе теплового излучения. В качестве устройств для измерен...
Люминесцентные покрытия. Такое покрытие позволило снять проблему искажения результатов из-за су... Принцип действия данного покрытия состоит в температурном тушении люми... Люминесцентные термопокрытия нашли также широкое применение в индикаци... 2.3.
На основе таких датчиков созданы системы наблюдения внутри топок тепло... В металлургии, химической и нефтеперерабатывающей отраслях зачастую да... Люминесцентные методы измерения температуры нашли широкое применение в... Области применения люминесцентных методов измерения температуры. Различные люминесцентные термопокрытия находят свое применение, наприм...
Заключение Представленный в работе обзор люминесцентных методов измерения температуры по сравнению с контактными методами обладает теми же преимуществами, что и оптические методы. В то же время он является менее сложным при организации процесса изучения температуры и не менее точным по сравнению с другими оптическими методами. Кроме того, использование свойств люминесценции делает возможным разработку методов измерения температурных полей объектов сложной геометрической формы.
Из вышеприведенного обзора очевидна необходимость дальнейшей разработки и совершенствования технологий измерения температуры с использованием люминесцентных методов.
Учебн. М. Дисс. Энергоктомиздат. 8.