Расчёт датчика интерференционной лазерной термометрии

• Автор: Хоружий, Денис Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Оптические датчики бесконтактной термометрии
1.1. Температурные шкалы
1.2. Методы измерения температуры
1.3. Область применимости и общие характеристики оптических бесконтактных методов измерения температуры
1.4. Оптические датчики
1.5. Оптические схемы измерительных систем
1.6. Калибровка датчиков
1.7. Выводы
Глава 2. Датчик активной лазерной термометрии
2.1. Измерительный преобразователь
2.2. Выбор метода решения задачи
2.3. Расчёт отражения и прохождения электромагнитной волны на границе анизотропного кристалла с учётом температурных эффектов
2.4. Расчёт отражения и прохождения электромагнитной волны на границе смектического жидкого кристалла с учётом температурных
эффектов
2.5. Результаты расчётов и их анализ
2.6. Выводы

Глава 3. Расчёт термометрической измерительной системы
3.1. Оценка влияния погрешностей на точность измерения температуры в методе
интерференционной лазерной термометрии
3.2. Схема измерительной установки с жидкокристаллическим датчиком на основе использования эффекта полного внутреннего отражения
3.3. Установка для снятия зависимости Щв,Х)
3.5. Постановка обратной задачи
3.6. Выводы
Заключение
Приложение. Описание программного комплекса по расчёту
термооптических явлений
Описание
Интерфейс пользователя
Архитектура программного комплекса
Основные публикации по теме диссертации
Список литературы
Введение
Актуальность работы
Задача точного измерения температуры является важной составляющей многих технологических процессов. На термометрию приходится 40-50% всех измерений, выполняемых в промышленности [11, 22]. Особенно актуальной задача термометрии становится, в частности, применительно к современным процессам микротехнологии, основанным на использовании химически-активной газоразрядной плазмы, электронных и ионных пучков, оптического излучения для целенаправленного воздействия на поверхность полупроводниковых кристаллов и тонких плёнок [26, 27]. Для управления этими процессами информация о температуре их протекания приобретает первостепенное значение.
Традиционные методы термометрии, такие как использование термопар, часто оказываются неэффективными при решении подобных задач. Универсального метода, пригодного для термометрии множества разнообразных объектов в широком диапазоне экспериментальных условий, встречающихся на практике, не существует.
Среди известных способов измерения температуры особое место занимают бесконтактные методы. Они способны во многих случаях обеспечить необходимые измерения, когда физический контакт образца с датчиком невозможен или имеются препятствия конструкционного плана, существенно снижающие точность измерений.
Основным носителем информации в бесконтактных методах измерения температуры является электромагнитное поле оптического диапазона частот. Отраженная нагретым телом электромагнитная волна несёт информацию о процессах, протекающих в исследуемом объекте. Эти процес-
3) наличие нескольких фазовых состояний с существенно различающимся характером температурных зависимостей параметров вещества;
4) чувствительность к механическим воздействиям.
Все эти особенности находят самое широкое применение в различных областях техники [19, 55].
Для расчёта оптических эффектов в жидких кристаллах также применим аппарат характеристических матриц. Рассмотрим существующие типы жидкокристаллических материалов (рис. 2): нематические (а), холестерические (б) и смектические (в). Каждое из этих веществ может характеризоваться директором п—~ единичным вектором, указывающим преимущественную ориентацию длинных осей молекул в каждой точке жидкого кристалла.
а) 6) в)
Рис. 2: Типы жидких кристаллов
Нематические жидкие кристаллы
Типичным представителем нематического ЖК является соединение п-азоксианизол (1111А) [15]. Его точка плавления и температурная область существования нематической фазы типичны для своего класса. Для нематической фазы характерны следующие свойства: