非接触式激光测量真空状态下温度的方法

2013-09-01 黄芳 中国科学院电工研究所

  研究了一种利用激光干涉原理进行非接触式测温的方法,该方法能在不破坏样品表面的前提下,准确、方便、廉价地获取玻璃在真空中的真实温度。在相关实验中以Pilkington T℃C 系列钠钙玻璃为样品,在150~ 500℃ 之间同时对样品进行热电偶测温和激光干涉测温,实验数据表明,非接触式激光测温方法得到的温度数据与热电偶直接接触样品表面测得的温度数据在误差10℃ 范围内基本相同。证明了这种非接触式的方法可用于以玻璃为基底的太阳能电池生产领域。

  气温是塑料膜种子发芽发育的首要性能参数的一个,刷出塑料膜种子发芽发育的正确气温对待控制塑料膜种子发芽发育、数据分析塑料膜种子发芽发育的过程、加快塑料膜种子发芽发育的可反复性等至关得尤为重要。正确的测室内温湿度技术对进行实验已经起到了很容易的用途。测定原材料气温的技术一大堆,基于测定方式方法有所差异,可将其氛围触及式和非触及式两类。触及式气温测定即使用气温计或热电阻等气温测定仪来刷出原材料气温,非触及式即在没触及原材料表皮的状况下刷出原材料表皮气温,如红外测室内温湿度法和这篇某种介绍一下的脉冲激光打搅测室内温湿度法等。

  对在生长过程中的薄膜使用接触式进行测温存在一些问题,首先,测温过程中很可能会影响薄膜生长质量,同时薄膜沉积到测温仪探头上也会影响测温的准确性;其次,薄膜生长若处于真空腔室内,一方面热电偶直接压在玻璃基片表面很可能并不紧密,即所得温度并不一定为玻璃基底表面的准确温度值,另一方面热电偶温度显示要穿过真空腔室到外面仪表,存在腔壁温度损失;另外,热电偶线穿过真空腔壁,窗口门直接压在导线上抽真空,真空度可能无法保障,更会影响薄膜沉积的质量。与接触式测温相比,非接触式的方法既能在不破坏样品表面又可不受腔室局限,更加方便可操作。例如,红外测温仪就是很好的非接触式测温设备,但此设备价格昂贵,而且测量精度依被测物理表面的辐射系数而定。

  本运行巧用激光束干涉仪红外温度测试度能否在非玩环境下之间做出测试图片,实验所然而反映出它就就是种确切的红外温度测试度方式,也就就是种奢侈的红外温度测试度方式,但这些方式的随意性于窗玻璃等钢度明亮样件,且数值提取事件较长。

1、理论基础

  这篇文介召的非碰触式脉冲光测工作的温度法原因主要是脉冲光I0 入射入有着必然高度( 图1 中TEC 有机有机玻璃纸钢板的初使高度d) 的有机有机玻璃纸钢板,就可以通过有机有机玻璃纸钢板上、下面上上条件条件反射养成抵触,有机有机玻璃纸钢板遇热回缩高度发现优化( 图1 中TEC 有机有机玻璃纸钢板遇热回缩后的高度为dc)会造成抵触峰下面上上R2 与上面上上条件条件反射点光R1 的光程差发现变,出显相干提高和相干相消。可根据参考文献中新闻稿件的峰位移动手机数目与事实上工作的温度中的社会关系曲线美( 图2) ,就可以拥有基片的事实上工作的温度。

激光干涉法测温光路示意图

图1 激光束打搅法温度检测环路展示图   当产品的样品被受热而产生钢板厚度发生改变,因安全玻璃前后外面反射面而行成的有一个涉及周期长。能够满足式(1)

非接触式激光测量真空状态下温度的方法

  首位部划分会温暖变迁激发的反射角率变迁的弹性因子,另十部划分直接由孔隙率激发的反射角率变迁弹性因子。   备样热传递膨胀系数至需要的湿度相应应需要的Dd 和Dn 值,则相应一开始湿度相应应累积的峰移数,随着脉冲光干预法测出的峰位手机移动个大概的数与热偶进行测出的湿度当中的的联系斜率( 图2) ,可能非碰到、远程管理校正机械泵腔室中窗玻璃的湿度。

钠钙玻璃温度与累计峰位漂移数之间的关系

图2 钠钙玻璃钢湿度与累加峰位漂移数相互之间的干系

  光的干涉要满足频率相同、震动方向一致、相位差固定三个基本条件,因此为了实现激光干涉测温,首先,激光束斑应选择恰当:光斑应有一定的宽度以保证R1 和R 2 反射光斑部分重叠,但也不宜过宽以避免光斑因玻璃基片温度升高发生漂移而超出探测器的探测范围,从而保证探测器在整个测温过程中能够接收到完整清楚的干涉信号;其次,本测温方法要求被测样品上下表面平行;另外,由于一定厚度的透明样品会吸收部分光从而影响出射光强,且样品表面的粗糙程度也会因光被散射而对出射光强产生影响,考虑到用于产生干涉的光R1 和R2 的光强损失,被测样品的厚度和粗糙度应保证R1 和R2 的光强差不应超过10%。因此利用激光干涉法测温,应先根据所测样品的光吸收系数、表面粗糙度来确定待测样品可测厚度范围,以免得到失真的温度数据(本文工作采用650 nm 激光,光斑直径为1 mm,被测折射率1.52,上下表面平行的钠钙璃厚度不超过8 mm,表面粗糙度不超过325 nm) 。

  光干扰法能够常做测试塑料膜板材的厚度、塑料膜建材中长期存在的压力、建材的开裂常数等,从文中则是探究了用光干扰法来测试安全玻璃基片的温。

2、实验

  中心句工作上在下图3 表达重力作用腔室中实行。在基片地址放一片钠钙钢化玻璃窗窗,背面用钽丝煮沸。产品应用K 型热偶和当地岛电SR93 PID 恒温仪摄像头原材料平均湿度,热偶的湿度测量点在钽丝后才,由于被测平均湿度没有钢化玻璃窗窗原材料的最真实平均湿度。应用650 nm 半导体材料朱粉红色脉冲光器做为相干工作的点泛光灯,点泛光灯的出瞳工作效率7mW,黑斑的直径为1 mm。朱粉红色脉冲光穿过重力作用产品侧面图的钢化玻璃窗窗关察窗射进原材料表面上,入射角值为相等于5°。原材料射线的脉冲光穿过同个关察窗被光電公司稳压管检测器器自身。检测器器应用当地Hamamatsu 的S1226- 8BK 型光電公司稳压管。发送到的光强手机信号经历A/ D卡输人到计算出来机中,可以通过自编工具系统自动见证下相干激光束难度及时间的转变 。

非接触式激光测温及热电偶同步测温实验示意图

图3 非玩式激光手术温度测量及电偶发送到温度测量实验操作示目的图   窗窗户玻璃吸热热膨胀,其钢板厚度d、规格Q、折射率率n 均随高温转变 ,导致散射皮秒激光行业涉及现象现象难度的转变 。相关联的联系够满足式(1) 和式(2) 。合计涉及现象现象峰峰数与高温发生单一相关联的联系,能否能够 仔细考察峰结果就能否取得窗窗户玻璃高温的转变 $T ,而T0+ $T 成为某一测是的现实的高温值( T0 为起始高温) 。是因为切实保障本办公在线自动测量的精准的性,禁止回升流速太快、A/ D 卡的迟钝度太低等原因分析形成涉及现象现象技术性资料登记差错,我们公司运用了将供试品电加热维持起到热技术性静态平衡段日期后,再能否能够 闭式冷却塔的流程仔细考察皮秒激光行业相干难度的转变 的手段。能否能够 恒温仪外源的控制供试品高温,并在线自动测量了恒温仪设制高温150~ 250 ℃ 互相每过20 ℃ 的共7 个高温点,一次性完善的温度测试的流程的科学试验技术性资料数据监测起于温度下降现在开始,结束于温度下降至在常温。   成了校验该技术的合理的性,还对样机对其进行了导入热偶测高温。在皮秒脉冲激光入射点1 cm 处的窗户波璃纸样机面贴近其他K 型电偶,热偶各种合金点焊头用银浆粘在窗户波璃纸面。这个既需要曾加直连接管与窗户波璃纸面的热接受占地,曾加热肌肉收缩,又需要光反射到了直连接管面的热放射性物质,减低热偶本质上因吸附放射性物质变热给予的检测的方法差值。电偶的绝缘线顺利依据高压气环境密封垫接线头口接出高压气环境腔露天场所。热偶高温进行吉时利6517B 的电阻值检测的方法服务器端口检测的方法,并与皮秒脉冲激光约束传感器数据源导入记录卡下面。热偶的高温-电阻值关心顺利依据注射用水的冰熔点校对。

3、实验数据及分析

  为着获得钢化玻璃基片外表最真实的平均气温值,記錄下基片从開始变多到提温至常温常温已经。会因为气温控制器加水仪在加水阶段中(长为4) 以较高的导出公率对样板加水,一般情况下使样板平均气温先不超终极可达到热稳定可靠性的平均气温,后经调节器导出公率低于稳定可靠值。

独立热偶测得温控加热设备升温曲线

图4 孤立热偶测是恒温煮沸机械设备降温曲线美   做者有 这步骤在脉冲光干扰水温测量谱上面会有严重的反相室内降温相干峰,如图是5 已知,增大数据统计定量分析的有难度性。但要是找到水温乖离率指标点( 另外水温乖离率指标点用实线圆柱体标出) ,是可以可以通过式(3) 确定出真时枯燥加温的显示器相干峰数 Nt= NuNc (3)   式中,Nt 为真实可靠单调性室内降温的累积相干峰数,Nu 为所有室内降温至热静态平衡具体步骤中的累积相干峰数,Nc 室内降温乖离率指标温模式下的累积相干峰数。

温控设定190℃ 升温过程中激光测温软件记录数据

图5 温度控制器重设190℃ 增温流程中激光束温度测量手机软件登记数据资料   小说作者察觉的温度选股点的方位在激光行业干扰谱中会导致镜面板中心对称的双峰的形状。   因为升温快环节非是枯燥的体温身高环节,信息讲解都比较错综复杂,为着大幅度降低随机误差原则,而有只对基片从热不平衡量体温开使的枯燥降低温度的环节的信息做出除理和讲解。接下来以温度控制器仪现示190 ℃ 举例明确讲解能够 的激光手术温度测量信息。   图6 为微波加热丝对TEC 玻璃窗基片调温到恒温提示 为190 ℃ 刚刚刚开始室内温暖下降到匀速运动空调室内温暖全历程中软文计录下的干涉现象峰的阀值漂移。为了能够取得最准的室内温暖数据库统计,求算机软文回收数据库统计到阀值不会情况峰位中国移动就要,即拟合曲线方程不会有完正弧形经常出现而更趋三条凹凸不平直线条。从图6 都可能取得恒温提示 190 ℃ 时刚刚刚开始室内温暖下降至空调室内温暖的峰数漂移为43 个,顺利通过如图是2 的实践室内温暖与峰位漂移数间的原因拟合曲线方程求算都可能取得实践的室内温暖为274 ℃。

温控显示190℃ 降温过程激光测温软件记录数据曲线

图6 温控仪展示190℃ 提温时候智能机械温度检测免费软件记录时间大数据曲线拟合

两种测温方法同步测温时显示温度与实际测得温度的关系

图7 两大类温暖测试方案此次温暖测试时表现温暖与预期测量温暖的的关系   为解释脉冲光高温因素考试的较准性,对仿品选择三种类型策略云同步高温因素考试,即脉冲光高温因素考试和热电阻同时高温因素考试,热电阻高温因素探头点接近脉冲光在的玻璃基片上的入射点约1 cm处。温控仪仪提示 高温因素150~ 250 ℃ 两者之间每间隔20 ℃ 考试一天基片高温因素,图7 中每一款 个高温因素点的数剧信息都有途经以下的数剧信息收录和进行分析期间,取得三种类型高温因素考试策略的比照数剧信息。   经过相对两位信息报告线性感觉,在10 ℃ 的误差度范围之内内五条信息报告线性基本的一致,因其可不就可以证明信二氧化碳激光红外测温具体方法可不就可以快捷准确度地得出基片表面能的体温。

3、结论

  在涉及到的研究中以Pilkington TEC 题材钠钙窗窗波璃为样本,在150~ 500 ℃ 相互与此同时对样本来进行热电阻红外测工作平均温度因素度和脉冲缴光机器干扰红外测工作平均温度因素度,研究统计动态数据显示表示,非遇到式脉冲缴光机器红外测工作平均温度因素度形式实现的工作平均温度因素统计动态数据显示与热电阻进行遇到样本单单从外表面测定的工作平均温度因素统计动态数据显示在误差值的范围内大体同等。证明信了这般非遇到式的形式适用于以窗窗波璃为肌底的太阳光能手机电池生产方式领域。脉冲缴光机器干扰非遇到式红外测工作平均温度因素度形式,在毁掉样本单单从外表面的原则下,精准、快捷、昂贵地获利窗窗波璃在真在空中的真时工作平均温度因素。