Курсовая работа по оптике на тему "Люминесцентные методы измерения температуры"

КУРСОВАЯ РАБОТА


по оптике
на тему "Люминесцентные методы
измерения температуры"


Содержание

Введение 3

1. Понятие люминесценции 6
1.1. Возникновение люминесценции 6
1.2. Классификация процессов люминесценции 7
1.3. Закономерности люминесценции 9
2. Люминесцентные методы измерения температуры 12
2.1. Волоконно-оптические датчики 12
2.2. Люминесцентные покрытия 14
2.3. 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.