Termografia aktywna w badaniach materiałów
|
|
- Jacek Ostrowski
- 8 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 Termografia aktywna w badaniach materiałów Wiera Oliferuk IPPT PAN Warszawa, 1. Wstęp Widmo promieniowania elektromagnetycznego można xxmownie podzielić na kilka zakresów długości (lub częstotliwości) fal. Jednym z nich jest zakres promieniowania podczerwonego, często nazywany podczerwienią (od 0,75 do 100 um). Istnienie tego promieniowania odkrył w 1800 roku William Herschel, nadworny astronom króla Anglii Jerzego III. Pracując nad doborem filtrów zmniejszających jasność obrazów Słońca w teleskopie, badał on widmo promieniowania słonecznego mierząc efekt cieplny" poszczególnych, rozszczepionych przez pryzmat barwnych wiązek. Jako detektora użył poczernionego termometru rtęciowego. Przesuwając termometr do ciemnego obszaru, poza czerwoną, widzialną granicę, stwierdził, że termometr wskazuje nadał podwyższoną temperaturę. To znaczyło, że widmo promieniowania słonecznego sięga poza zakres czułości ludzkiego oka; zawiera promieniowanie niewidzialne [1]. Widmo tego promieniowania Herschel nazwał widmem termometrycznym. Nazwa promieniowanie podczerwone" pojawiła się 75 lat później. Z codziennych obserwacji wiemy, że barwa ciała świecącego zależy od jego temperatury. Ciała najsłabiej nagrzane świecą ciemno-czerwono. Można więc przypuszczać, że ciała jeszcze chłodniejsze emitują promieniowanie podczerwone. Promieniowanie, które odczuje nasza ręka, gdy zbliżymy ją do gorącego pieca lub kaloryfera, jest niewidoczne. Widzielibyśmy je, gdyby nasz zmysł wzroku reagował na podczerwień. Wówczas moglibyśmy powiedzieć, że ciała mniej nagrzane świecą barwą podczerwoną". Czułość średniego" ludzkiego oka rozciąga się od 0,4 do 0,7 :m. W podczerwieni widzą niektóre węże takie, jak boa dusiciele, pytony i grzechotniki. Przyroda obdarzyła je trzecim okiem, które jest wrażliwe na promieniowanie podczerwone w zakresie fali (8-12) um. Jest to zakres, w którym zawiera się promieniowanie zwierząt stałocieplnych - potencjalnych ofiar tych węży. Istnieją także stworzenia, np. pszczoły, których przedział widzenia jest przesunięty, w stronę ultrafioletu (0,2-0.4) um. Radar też można nazwać okiem, ale sztucznym. Jest on wrażliwy na promieniowanie o długości fali rzędu kilku milimetrów (rys. 1). W podczerwieni zawierają się maksima spektralnego rozkładu mocy promieniowania ciał w szerokim zakresie temperatury od kilku do 1000 K. Moc promieniowania emitowanego przez daną powierzchnię w całym spektralnym zakresie zależy od temperatury tej powierzchni, co sprawia, że detekcja tego promieniowania jest podstawą bezkontaktowej metody pomiaru temperatury. Techniczne rozwiązania umożliwiające określanie powierzchniowego pola temperatury w oparciu o detekcję promieniowania podczerwonego emitowanego przez badaną powierzchnię nazwano termografia podczerwieni. 10
2 W wielu procesach przemysłowych temperatura jest istotnym parametrem, którego monitorowanie pozwala ocenić, czy dany proces przebiega poprawnie. Termografy podczerwieni mają więc we współczesnej gospodarce wiele zastosowań. Można, na przykład, sprawdzić, czy kokila, w której przewozi się w hucie ciekły metal z nie ma wypalonych miejsc, czy nie nagrzewają się zbytnio elementy w obwodach rozdzielni elektrycznej, lub czy układ scalony grzeje się równomiernie (rys. 2a, 2b, 2c). a) b) c) Rys. 2. Obrazy termiczne: a) kokili napełnionej ciekłym metalem, b) fragmentu obwodu rozdzielni elektrycznej, c) układu scalonego. Z tego typu urządzeń korzysta wojsko, by wykryć obiekty niewidzialne, oraz strażacy, by zlokalizować źródło pożaru (rys. 4a i 4b). Kamera pracująca w podczerwieni jest elementem wyposażenia strażaka. Termografię opartą na detekcji promieniowania podczerwonego stosuje się także przy liczeniu dzikich zwierząt i poszukiwaniach zaginionych osób. a) b) Rys.3. a) Obraz termiczny czołgu, b) Lokalizacja źródła pożaru przy użyciu.kamery pracującej w podczerwieni. 11
3 Zaletą termografii podczerwieni, w porównaniu z innymi metodami, jest to, że układ pomiarowy nie zakłóca badanego pola temperatury oraz czas odpowiedzi detektora na sygnał jest stosunkowo krótki. Jest to niewątpliwie nieniszcząca metoda badań. W ostatnich latach obserwuje się rozwój badań nad zastosowaniem termografii podczerwieni do wykrywania wad w powierzchniowej warstwie materiałów. Istotą tych badań jest analiza termicznej odpowiedzi materiału na stymulację zewnętrznym impulsem ciepła. Jeśli do powierzchni materiału dostarczymy pewną ilość energii, na przykład w formie impulsu ciepła, to po jego wygaśnięciu temperatura powierzchni będzie raptownie się zmieniać. Dzięki dyfuzji cieplnej, front termiczny zacznie przesuwać się w głąb materiału. Obecność obszarów różniących się właściwościami termicznymi (zawierających defekty) od obszarów bez defektów wywołuje zmianę szybkości tej dyfuzji. Zatem monitorując pole temperatury na powierzchni stygnącej próbki, uwidoczniamy położenia defektów. Takie stosowanie termografii podczerwieni wymaga zewnętrznej stymulacji cieplnej badanej powierzchni. Dlatego nazwano je termografią aktywną. Konsekwentnie, jeśli użycie termografii podczerwieni nie wymaga zewnętrznej stymulacji cieplnej, to wówczas mamy do czynienia z termografią bierną. W zależności od sposobu stymulacji rozróżnia się kilka rodzajów termografii aktywnej, a mianowicie, termografie: impulsową (pulsed thermography), modulacyjną {lock-in thermography with modulated heating) oraz impulsowo-fazową (pulsed phase thermograpłry) [1]. Celem niniejszego opracowania jest krótkie przedstawienie teoretycznej podstawy wyznaczania pól temperatury na podstawie detekcji promieniowania podczerwonego, opis istoty poszczególnych rodzajów termografii aktywnej oraz prezentacja wyników uzyskanych w Instytucie Podstawowych Problemów Techniki PAN, dotyczących analizy rozkładu temperatury na powierzchni stalowej próbki z defektami, w czasie jej stygnięcia, po nagrzaniu impulsem cieplnym. 2. Teoretyczna podstawa wyznaczania pól temperatury na podstawie detekcji promieniowania podczerwonego Energia, którą emituje dane ciało, nie może się brać znikąd. Na przykład, w żarówce światło powstaje kosztem energii prądu elektrycznego, przepływającego przez włókno żarówki. W płonącym ognisku - kosztem spalanych materiałów. Jednym z możliwych źródeł energii emitowanej przez ciało promieniujące jest absorbowane przez nie promieniowanie pochodzące od innych ciał. Jeśli temperatura ciał jest jednakowa, to są one w równowadze termodynamicznej ze sobą. Okazuje się, że w stanie równowagi zależność między tym, co ciało emituje i tym, co absorbuje zachodzi ścisła relacja. Do opisu widmowego rozkładu promieniowania równowagowego wprowadzono pojęcie zdolności emisyjnej E(X,T), którą definiujemy jako energię fal elektromagnetycznych emitowanych w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni ciała ogrzanego do temperatury, gdzie dw e energia promieniowania elektromagnetycznego wysyłanego w ciągu jednostki czasu z jednostki powierzchni ciała w przedziale długości fali od X do X + dx. Zdolność emisyjna jest więc równa mocy wypromieniowanej przez jednostkę powierzchni w jednostkowym przedziale długości fali. Zdolność absorpcyjna ciała A(X,T) określa, jaka część energii fali elektromagnetycznej o długości fali zawartej, w przedziale od X do X + dx, padającej w jednostce czasu na jednostkę powierzchni, zostaje pochłonięta; Zagadnienie promieniowania ciał w stanie równowagi było przedmiotem wielu badań. Pierwszym, który uzyskał ilościową zależność między zdolnością emisyjną a zdolnością absorpcyjną był niemiecki fizyk, profesor uniwersytetów we Wrocławiu, Heidelbergu i 12
4 Berlinie, Gustav Robert Kirchhoff ( ). W 1859 roku podał on następujące prawo: Dla każdego ciała stosunek zdolności emisyjnej do jego zdolności absorpcyjnej nie zależy od natury ciała, jest funkcją jedynie długości fali i temperatury [2], Prawo to nazwano prawem Kirchhoffa. Przedmiot, który pochłaniałby fale elektromagnetyczne o dowolnej długości i niczego by nie odbijał, nazywamy ciałem doskonale czarnym. Dobry model ciała doskonale czarnego nosimy ze sobą. Jest nim źrenica oka. Zdolność absorpcyjna ciała doskonale czarnego, zgodnie z jego definicją jest jednakowa (i równa jedności) dla wszystkich wartości temperatury i wszystkich długości fal. Wynika stąd ważny wniosek, a mianowicie, że owa uniwersalna funkcja g(a,t) jest dokładnie równa zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego i co więcej, funkcja ta nie zależy od tego, w jaki sposób sporządzimy ciało czarne! Ciał doskonale czarnych w przyrodzie nie ma, ale zawsze możemy skonstruować ich model, lub znaleźć w przyrodzie taki obiekt, który z dobrym przybliżeniem spełnia warunki ciała doskonale czarnego. Zależność zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego o danej temperaturze od długości fali ma maksimum. Doświadczalne badania promieniowania modelu takiego ciała o różnych wartościach temperatury wykazały, że wraz z jej wzrostem maksimum przesuwa się w stronę krótszych fal (rys. 4). (1) Rys. 4. Widmo promieniowania ciała doskonale czarnego o różnych wartościach temperatury. Pole powierzchni pod krzywą g(/l,r) dla danej temperatury jest równe całkowitej zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego, to znaczy zdolności emisyjnej w całym zakresie długości fal. Wykorzystując, istniejące już wtedy, wyniki eksperymentalne austriacki fizyk Josef Stefan, profesor Uniwersytetu Wiedeńskiego wykazał, że całkowita zdolność emisyjna ciała doskonale czarnego wynosi: (2) Inny, wielki fizyk austriacki Ludwig Boltzmann wyprowadził powyższą zależność z praw termodynamiki i elektrodynamiki. Stąd nosi ona obecnie nazwę prawa Stefana-Boltzmanna. Zauważmy, że zdolność emisyjna ciała doskonale czarnego jest jednoznaczną funkcją jego temperatury! To stanowi podstawę bezkontaktowego pomiaru temperatury - zasadę pracy termografów opartej na detekcji promieniowania podczerwonego. Termograf - to sztuczne 13
5 oko, które widzi" w podczerwieni. Jego sercem" jest (czujnik) detektor promieniowania podczerwonego - przetwornik, który pochłania energię promieniowania i zamienia ją na sygnał elektryczny. Mierząc powierzchniowy rozkład mocy promieniowania podczerwonego emitowanego przez ciało doskonale czarne, można wyznaczyć rozkład temperatury na jego powierzchni. Ze względu na zasadę działania rozróżniamy dwa rodzaje detektorów promieniowania podczerwonego: termiczne i fotonowe. Promieniowanie podczerwone padające na detektor termiczny powoduje wzrost jego temperatury, co w wypadku elementu półprzewodnikowego zmniejsza jego opór elektryczny a więc zmienia napięcie elektryczne na detektorze. Zaletą detektorów termicznych jest szeroki zakres długości fali, w którym sygnał na wyjściu detektora jest stały, zaś wadą - stosunkowo długi czas odpowiedzi. W detektorach fotonowych jest wykorzystywana kwantowa natura półprzewodnika, w którym uwolnienie lub przepływ nośników ładunku jest bezpośrednio związany z absorpcją fotonu. Takimi detektorami mogą być następujące materiały: InSb, InAs, HgCdTe. Różnią się one między sobą charakterystykami widmowymi. Detektor InSb jest zaliczany do tzw. detektorów krótkofalowych. Jego maksymalna czułość przypada na długość fali = 4,5 urn. HgCdTe jest detektorem długofalowym; maksimum czułości wykazuje dla X = 10 jam. Zatem do wyznaczania pól niskotemperaturowych bardziej odpowiedni jest termograf z detektorem HgCdTe, zaś - do pól wysokotemperaturowych - termograf z detektorem InSb. Zaletą detektorów fotonowych jest krótki czas odpowiedzi, krótszy niż 1 us. Ich wadą jest to, że odpowiadają tylko na fotony, których energia jest większa od energii pasma zabronionego w materiale detektora. Wartość sygnału na wyjściu detektora fotonowego zależy od liczby padających na niego fotonów w jednostce czasu. Liczba ta jest funkcją temperatury ciała doskonale czarnego emitującego owe fotony. Sygnał jest zwykle wzmacniany i przetwarzany elektronicznie. Pozostaje on funkcją temperatury f(t) badanego ciała. Na jej charakter wpływają charakterystyki widmowe detektora i układu optycznego danego termografu. Charakterystyki te określają krzywą kalibracji termografu. Soczewki układu optycznego, skupiającego promieniowanie na detektorze wykonuje się z germanu lub krzemu, ponieważ te materiały przepuszczają promieniowanie podczerwone. 3. Wyznaczanie pól temperatury na podstawie detekcji promieniowania podczerwonego emitowanego przez powierzchnię ciała rzeczywistego Wyznaczenie temperatury powierzchni jest trudniejsze, jeżeli badanym obiektem jest ciało rzeczywiste, to znaczy ciało, które nie tylko emituje i pochłania promieniowanie elektromagnetyczne, ale także je odbija i przepuszcza. Dla danej temperatury badanej powierzchni zależność między wielkościami charakteryzującymi zjawiska odbicia, pochłaniania i transmisji padającego na nią promieniowania elektromagnetycznego jest następująca: 14
6 Maksymalna wartość emisyjności jest równa 1; jest to emisyjność ciała doskonale czarnego. Wartości emisyjności powierzchni ciał rzeczywistych są większe od zera, ale mniejsze od jedności. W tabeli I podano kilka przykładów powierzchni materiałów charakteryzujących się różnymi wartościami emisyjności: Tabela I. Wartości emisyjności powierzchni wybranych materiałów [3] Materiał Aluminium powierzchnia polerowana, powierzchnia wytrawiona elektrochemicznie, Miedź powierzchnia polerowana, powierzchnia oksydowana Żelazo powierzchnia polerowana, powierzchnia oksydowana Stal powierzchnia polerowana, powierzchnia oksydowana Węgiel sadza, grafit Beton Temperatura [ C] Emisyjność, % 0,05 0,55 0,05 0,78 0,21 0,64 0,07 0,79 0,95 0,97 0,92 Termograf zawiera kamerę pracująca w podczerwonym zakresie promieniowania elektromagnetycznego. Oprócz detektora, w jej skład wchodzi układ skanujący, który ogniskuje na detektorze promieniowanie emitowane z poszczególnych punktów badanej powierzchni. W nowoczesnych kamerach stosowane są detektory matrycowe, umożliwiające odwzorowanie, na matrycy detektora, powierzchniowego rozkładu mocy promieniowania podczerwonego emitowanego przez badaną powierzchnię. Analogowy sygnał elektryczny z wyjścia detektora po wzmocnieniu jest podawany do przetwornika analogowo-cyfrowego, sprzężonego z kamerą gdzie jest przetwarzany na sygnał cyfrowy, co umożliwia zapisywanie obrazów termicznych w pamięci komputera. Obrazy termiczne są powierzchniowymi rozkładami mocy promieniowania podczerwonego emitowanego przez badaną powierzchnię. Rejestrowany sygnał podczas skanowania powierzchni ciała rzeczywistego, nieprzezroczystego dla fal elektromagnetycznych jest równy: 15
7 odpowiadający mocy promieniowania ciała doskonale czarnego o temperaturze otoczenia T a, Warto zwrócić uwagę na to, że równanie (8) zawiera dwie niewiadome; - emisyjność i T - temperaturę badanej powierzchni. Aby wyznaczyć temperaturę trzeba znać wartość iub pokryć powierzchnię substancją, której emisyjność jest znana. Zwykle stosuje się substancję o emisyjności bliskiej jedności, jak sadza lub grafit (patrz tabela I). Mając krzywą kalibracji znając temperaturę oraz emisyjność y badanej powierzchni można wyznaczyć powierzchniowy rozkład temperatury. Odpowiedni program komputerowy umożliwia tego typu obliczenia. Innymi słowy wprowadzając do niego krzywą kalibracji wartości otrzymujemy rozkład temperatury na badanej powierzchni. Program zwykle umożliwia także obliczenie pola geometrycznego wybranego fragmentu powierzchni oraz wyznaczenie maksymalnej, średniej i minimalnej wartości temperatury w tym polu. Możliwe jest także wyznaczenie rozkładu temperatury wzdłuż dowolnej linii prostej, oraz wyznaczenie temperatury w zadanych punktach i określenie ich współrzędnych. Rozdzielczość temperaturowa układu pomiarowego zależy od wartości mierzonej temperatury, ponieważ im ta wartość jest wyższa, tym większa jest moc emitowanego promieniowania. W termografach zawierających detektory fotonowe, dla temperatury 300 K, wynosi ona 0.01 K. Czułość termografu podczerwieni obrazują, w poglądowy sposób, termiczne ślady dłoni studenta na tkaninie. Fotografie wykonano w Laboratorium Termoplastyczności Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii przy użyciu termografu z detektorem termicznym. Rys. 5. Termiczne ślady na tkaninie (rozkład temperatury): a) natychmiast po zabraniu ręki. b) po 30 sekundach. 4, Wykrywania defektów w warstwie powierzchniowej materiałów metodą termografii aktywnej Wykrywanie defektów w warstwie powierzchniowej materiału metodami termografii podczerwieni jest dziedziną stosunkowo nową. Jak wspomniano we wstępie, warunkiem otrzymania informacji o istnieniu defektów jest stymulacja cieplna badanego materiału. Stąd pochodzi pojęcie termografia aktywna. Istotą termografii aktywnej jest badanie termicznej odpowiedzi materiału w funkcji czasu na stymulację zewnętrznym impulsem ciepła. Owa odpowiedź jest rejestrowana za pomocą termografu. Schemat termografii aktywnej przedstawiono na rys. 6. Nagrzanie powierzchni sprawia, że wewnątrz materiału rozchodzą się silnie tłumione fale. Odkry! je francuski matematyk J, Fourier ( ) [4,5], Nazwano je falami termicznymi. Generacji i detekcji fal termicznych można dokonywać w sposób 16
8 bezkontaktowy, dlatego próby wykorzystania ich w nieniszczących badaniach materiałów wydają się być obiecujące. Rys. 6. Schemat termografii aktywnej. Przyjmując jednowymiarowy model dla półprzestrzeni, której powierzchnia jest ogrzewana co Termiczna droga dyfuzji jest odwrotnie proporcjonalna do co 2, zatem fale o wysokiej częstotliwości wnikają do badanego materiału płycej niż fale o częstotliwości niskiej (na przykład, w wypadku warstwy farby, fala o częstotliwości 36 Hz wnika na głębokość 40 urn podczas gdy fala o częstotliwości = 2,25 Hz - na głębokość 80 urn) [1]. Podobnie jak inne rodzaje fal, fale termiczne mogą odbijać się od powierzchni pustek, pęknięć i delaminacji. Odbite fale wracają na powierzchnię materiału, kształtując rozkład 17
9 temperatury, który może być, w bezkontaktowy sposób, wyznaczany i rejestrowany za pomocą termografu podczerwieni. Czasowe sekwencje tego rozkładu zawierają informacje o położeniu defektów podpowierzchniowych. Współczynnik odbicia od powierzchni dzielącej dwa ośrodki wynosi: (13) gdzie b jest stosunek efuzyjności cieplnych dwóch ośrodków, Jeżeli defekt jest położony tak głęboko, że fale termiczne zostaną całkowicie stłumione zanim do niego dotrą, lub zanikną po odbiciu, wtedy wykrycie go metodą termografii aktywnej nie jest możliwe. Za pomocą termografii aktywnej można więc wykryć jedynie defekty leżące w warstwie powierzchniowej. Grubość warstwy zależy od rodzaju badanego materiału (jego termicznej drogi dyfuzji), oraz od częstotliwości wzbudzonej fali termicznej. 4.1 Termografia impulsowa Termografia impulsowa (pulsed thermography) jest uważana za stosunkowo prosty rodzaj termografii aktywnej. Polega ona na wyznaczaniu i analizie rozkładu temperatury na badanej powierzchni w czasie jej stygnięcia po uprzednim, równomiernym nagrzaniu impulsem cieplnym (rys. 7). Rys. 7. Schemat stosowania termografii impulsowej. Dla jednowymiarowego modelu i jednorodnego materiału, wyrażenie na zmianę temperatury podczas stygnięcia powierzchni półprzestrzeni nagrzanej krótkim impulsem cieplnym, ma następującą postać: gdzie Q jest energią impulsu cieplnego przypadającą na jednostkę powierzchni, / czas stygnięcia powierzchni, 7(0) temperatura w wybranym punkcie lub obszarze nagrzanej powierzchni, tuż po wygaszeniu impulsu, zaś T{t) - temperatura w dowolnej chwili procesu stygnięcia [6], Granicą półprzestrzeni jest powierzchnia badanego materiału. (14) 18
10 Gdy materiał zawiera defekty, powyższa zależność zmienia charakter, bowiem ich obecność zmniejsza prędkość dyfuzji cieplnej. Zatem temperatura obszaru powierzchni nad defektem będzie różna od temperatury obszaru, pod którym defektu nie ma. Defekt, jakim jest, na przykład, delaminacja warstwy można ujawnić sporządzając wykres Rys. 8. Wykrywanie delaminacji za pomocą termografii impulsowej W Laboratorium Termoplastyczności IPPT PAN przeprowadzono analizę czasowej sekwencji rozkładu temperatury podczas stygnięcia uprzednio nagrzanej powierzchni układu płyt zawierającego symulowaną delaminację. W stalowej płycie o grubości 2,6 mm wykonano walcowy otwór nieprzelotowy o średnicy 15 mm i głębokości 2,6 mm. Do tej płyty przyklejono, od strony otworów, drugą płytę o grubości 2 mm, tworząc w ten sposób sztuczny defekt na głębokości 1 mm, jak na rys. 9. Rys. 9. Geometria sztucznego defektu. Aby badana powierzchnia była jednorodna pod względem emisyjności, pokryto ją grafitem. Grafit ma stosunkowo wysoką emisyjność, co sprawia, że moc promieniowania podczerwonego, emitowanego przez powierzchnię w określonej temperaturze jest większa niż powierzchni stali. Tak przygotowaną powierzchnię nagrzano równomiernie lampą żarową o mocy 500 W z odległości 15 cm. Czas grzania wynosił 3s. Następnie, za pomocą termografu podczerwieni, rejestrowano z częstością 10 Hz rozkład temperatury na powierzchni podczas procesu stygnięcia płyty. Ów rozkład, tuż po wygaśnięciu cieplnego impulsu stymulującego, pokazano na rys
11 Rys. 10. Rozkład temperatury na powierzchni płyty z defektem, tuż po zaprzestaniu grzania. Na podstawie rozkładów temperatur}' stygnącej próbki, rejestrowanych z częstością 10 Hz, wykreślono zależności średniej wartości temperatury w obszarze powierzchni, pod którym nie ma defektu oraz w obszarze nad defektem (rys. 11). Otrzymane zależności pokazano na rys. 12. Rys. 11. Obszary powierzchni, dla których wyznaczono średnią wartość temperatury w funkcji czasu. Dia obszarów powierzchni zaznaczonych na rys. 1 i wyznaczono zależność, od In i a jej wykres przedstawiono na rysunku
12 24.5 Rys. 12. Zależność średniej wartości temperatury od czasu stygnięcia dla dwóch, zaznaczonych na rys. 11, obszarów powierzchni. W kolejnym eksperymencie badano stygnięcie powierzchni stalowej płyty o grubości 3,6 mm, w której, na przeciwległej stronie, wykonano nieprzelotowe otwory o różnej głębokości i różnych średnicach (rys, 14). Na tym samym rysunku pokazano także rozkład temperatury na powierzchni tej płyty tuż po wygaśnięciu impulsu cieplnego o parametrach, jak w doświadczeniu poprzednim. a) b) Rys. 14. a) Geometria defektów, których rolę pełniły nieprzelotowe otwory w stalowej płycie wywiercone po przeciwnej stronie badanej powierzchni, b) Rozkład temperatury na powierzchni płyty zawierającej defekty, jak na rys, a) tuż po wygaśnięciu impulsu cieplnego. 21
13 Współczesne termografy umożliwiają przedstawienie powierzchniowego rozkładu temperatur}' w skali trójwymiarowej. Trzecim wymiarem są wartości temperatury (rys. 15). Rys. 15. Powierzchniowy rozkład temperatury w skali trójwymiarowej na powierzchni płyty jak na rysunku 14a. Innym sposobem przetwarzania danych otrzymanych podczas wyznaczania rozkładu temperatury na stygnącej powierzchni materiału jest obliczanie kontrastu termicznego w celu ulepszenia detekcji defektów w warstwie przypowierzchniowej [1]. Jedną form kontrastu jest tak zwany kontrast standardowy C s. W badaniach procesu stygnięcia uprzednio nagrzanej powierzchni, jest on zdefiniowany następującym wyrażeniem: gdzie: są wartościami temperatury w początkowej chwili procesu stygnięcia (tuż po wygaśnięciu impulsu cieplnego), odpowiednio - w obszarze lub punkcie badanej powierzchni, pod którą występuje defekt oraz w obszarze lub punkcie pod którym defektu nie ma. - wartości temperatur,' w tych samych obszarach powierzchni w dowolnej (różnej od to) chwili procesu stygnięcia. Wielkością czułą na istnienie defektów wydaje się być Cmaic- maksymalna wartość funkcji C/J). Termografia impulsowa wymaga jednorodnego nagrzania badanej powierzchni. Powierzchnia ta musi być także jednorodna pod względem emisyjności. Spełnienie drugiego warunku, ogranicza zakres zastosowań tej termografii, co sprzyja poszukiwaniu innych form termografii aktywnej. Jedną z nich jest termografia modulacyjna. 4.2 Termografia modulacyjna Termografia modulacyjna {lock-in thennography with a modidated heating) wykorzystuje teorię fal termicznych. Fale termiczne są generowane przez nagrzewanie badanej powierzchni źródłem ciepła, którego natężenie zmienia się sinusoidalnie (rys 16). (15) Rys. 16. Schemat układu pomiarowego termoerafii modujacvinej. 22
14 Za pomocą termografu podczerwieni wyznacza się oscylujące pole temperatury na powierzchni badanego obiektu w stanie ustalonym. Sekwencja czasowa pól temperatury pozwala odtworzyć postać fali termicznej na badanej powierzchni, co umożliwia wyznaczenie przesunięcia fazy tej fali względem oscylacji źródła ciepła. Otrzymuje się mapę przesunięć fazowych. Przesunięcie fazowe, przy zadanej częstotliwości, jest funkcją dyfuzyjności cieplnej, której wartość zależy od wad materiału. Zatem mapa przesunięć fazowych ujawnia wady w warstwie powierzchniowej materiału. Zaleta termografii modulacyjnej wynika z faktu, że przesunięcie fazowe nie zależy od emisyjności powierzchni. Wadą tej termografii jest konieczność skonstruowania źródła ciepła o mocy promieniowania zmieniającej się sinusoidalnie. 4.3 Termografia impułsowo-fazowa Termografia impulsowo-fazowa (pulsed phase thermography) łączy zalety termografii impulsowej i modulacyjnej. Podobnie jak w metodzie termografii impulsowej powierzchnia badanego obiektu jest stymulowana impulsem cieplnym i za pomocą termografu podczerwieni rejestruje się rozkład temperatury na badanej powierzchni w czasie jej stygnięcia. Zarejestrowany sygnał, w postaci zależności temperatury od czasu poszczególnych punktach powierzchni podczas stygnięcia, zostaje poddany dyskretnej transformacji Fouriera. W wyniku tej transformacji otrzymujemy sygnał zależny od częstotliwości gdzie: wartości / są punktami na osi czasu dla wybranego piksela", odpowiadające poszczególnym obrazom termicznym zarejestrowanej sekwencji, - odstęp czasu między poszczególnymi obrazami wynikający z częstotliwości próbkowania, - długość sekwencji obrazów termicznych, którą poddano przekształceniu Fouriera,/- częstotliwości fali. Następnie z części rzeczywistej i urojonej funkcji termicznego badanej powierzchni, można wyznaczyć fazy poszczególnych fal: (16) dla każdego punktu obrazu otrzymując mapy fazowe (zwane fazogramami). Faza fali o danej częstotliwości w obszarze powierzchni pod którym znajdują się defekty będzie różna od fazy w obszarze, pod którym defektów nie ma [7]. Zatem mapy fazowe uwidaczniają położenie wad materiałowych. Schemat układu pomiarowego przy stosowaniu termografii impulsowo-fazowej przedstawiono na rys. 17. Fazy fal termicznych nie zależą od emisyjności powierzchni, więc wykorzystanie tego faktu w termografii impulsowo-fazowej stanowi zaletę metody. W termografii impulsowo-fazowej możliwa jest, w pojedynczym eksperymencie, analiza fazowa kilku fal o różnych częstotliwościach. Dzięki temu można wykryć defekty znajdujące się na różnej głębokości. Przykład takiego fazogramu pokazano na rys. 18. (17) 23
15 Rys. 17. Schemat metody wykrywania defektów w warstwie powierzchniowej za pomocą termografii i m pu 1 so wo-fazowej. Rys. 18. Fazogram powierzchni plastykowej (nieprzezroczystej) płyty z defektami na różnych głębokościach: 1-3,2 mm, 2-4,8 mm, 3-6,4 mm, licząc od lewej strony- Źródło ciepła: impuls odł 10 ms, o energii 6 kj. [S. Marinetti, Y. A Plotnikov et al. Proc, SPIEInt Soc. Opt. Eng (1999) 230] Zalety i wady aktywnej termografii jako metody wykrywania defektów w warstwie powierzchniowej Zalety: a) metoda bezkontaktowa, b) pomiary praktycznie bezinercyjne, c) możliwość stosowania w badaniach szerokiej klasy materiałów, d) stosunkowo łatwa interpretacja obrazów termicznych i możliwość gromadzenia danych. które mogą, w razie potrzeby, być wykorzystane do dalszej, bardziej zaawansowanej obróbki, f) bezpieczne promieniowanie. Wady: a) trudność uzyskania jednorodnego, wysokoenergetycznego cieplnego impulsu stymulującego, b) wysoka cena tomografów podczerwieni, c) możliwość detekcji lylko tych defektów, których właściwości termiczne różnią się od 24
16 właściwości materiału, d) możliwość wykrywania tylko defektów przypowierzchniowych, e) wymaganie jednorodnej emisyjności badanej powierzchni (w przypadku termografii impulsowej). [1] Xavier P.V. Maldague, Theory and Praclice oflnfrared Technology for Nondesłructive Testing, John Wiley, Interscience, New York, [2] B. M. Jaworski, A. A. Dietłaf, Kurs fizyki. Procesy falowe, optyka i fizyka atomowa i jądrowa, PWN, [3] AGA Thermovision Operating Manuał, AGA Infrared Systems AB, S Lindigo, Sweden, [4] Fourier, J., (1824) Thćorie du mouvement de la chaleur dans les corps solides-1 6 " 5 Partie", Memoires de /'Academie des Sciences, 4, p. [5] Fourier, J., (1826) Thćorie du mouvement de la chaleur dans les corps solides-2^ Partie", Memoires de l' Academie des Sciences, 5, p [6] A. V. Luikov, Analilical Heat Diffusion Theory, Academic Press, New York and London, [7J Maldague, Xavier P.V., Couturier, J. P., (1997)"Review of pulsed phase thermography", IV Workshop on Advances in Infrared Technology, Atti delia Fondazione G. Ronchi, Firence, 53, p
Termografia aktywna w badaniach materiałów
1. Wstęp Termografia aktywna w badaniach materiałów Wiera Oliferuk, wolif@ippt.gov.pl Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN Warszawa Widmo promieniowania elektromagnetycznego można umownie podzielić
Bardziej szczegółowoI. PROMIENIOWANIE CIEPLNE
I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE - lata '90 XIX wieku WSTĘP Widmo promieniowania elektromagnetycznego zakres "pokrycia" różnymi rodzajami fal elektromagnetycznych promieniowania zawartego w danej wiązce. rys.i.1.
Bardziej szczegółowoKwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.
Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. DUALIZM ŚWIATŁA fala interferencja, dyfrakcja, polaryzacja,... kwant, foton promieniowanie ciała doskonale
Bardziej szczegółowoZJAWISKA KWANTOWO-OPTYCZNE
ZJAWISKA KWANTOWO-OPTYCZNE Źródła światła Prawo promieniowania Kirchhoffa Ciało doskonale czarne Promieniowanie ciała doskonale czarnego Prawo promieniowania Plancka Prawo Stefana-Boltzmanna Prawo przesunięć
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM METROLOGII
LABORATORIUM METROLOGII POMIARY TEMPERATURY NAGRZEWANEGO WSADU Cel ćwiczenia: zapoznanie z metodyką pomiarów temperatury nagrzewanego wsadu stalowego 1 POJĘCIE TEMPERATURY Z definicji, która jest oparta
Bardziej szczegółowoTermowizja. Termografia. Termografia
Termowizja Energia w budynku Z czego wynika rozpraszanie energii z budynku? oziębianie elementów konstrukcji budynku (opór na przenikanie ciepła) bezpośrednia wymiana powietrza (szczelność) http://www.termowizja.eu/
Bardziej szczegółowoWidmo promieniowania
Widmo promieniowania Spektroskopia Każde ciało wysyła promieniowanie. Promieniowanie to jest składa się z wiązek o różnych długościach fal. Jeśli wiązka światła pada na pryzmat, ulega ono rozszczepieniu,
Bardziej szczegółowoPromieniowanie cieplne ciał.
Wypromieniowanie fal elektromagnetycznych przez ciała Promieniowanie cieplne (termiczne) Luminescencja Chemiluminescencja Elektroluminescencja Katodoluminescencja Fotoluminescencja Emitowanie fal elektromagnetycznych
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki kwantowej
Podstawy fizyki kwantowej Fizyka kwantowa - co to jest? Światło to fala czy cząstka? promieniowanie termiczne efekt fotoelektryczny efekt Comptona fale materii de Broglie a równanie Schrodingera podstawa
Bardziej szczegółowoPOMIARY TERMOWIZYJNE. Rurzyca 2017
Rurzyca 2017 WPROWADZENIE DO TERMOGRAFII Termografia polega na rejestrowaniu elektronicznymi przyrządami optycznymi temperatur powierzchni mierzonego obiektu przez pomiary jego promieniowania. Promieniowanie
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 375. Badanie zależności mocy promieniowania cieplnego od temperatury. U [V] I [ma] R [ ] R/R 0 T [K] P [W] ln(t) ln(p)
1 Nazwisko... Data... Wydział... Imię... Dzień tyg.... Godzina... Ćwiczenie 375 Badanie zależności mocy promieniowania cieplnego od temperatury = U [V] I [ma] [] / T [K] P [W] ln(t) ln(p) 1.. 3. 4. 5.
Bardziej szczegółowoKatedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki
Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki Przedmiot: Badania nieniszczące metodami elektromagnetycznymi Numer Temat: Badanie materiałów kompozytowych z ćwiczenia: wykorzystaniem fal elektromagnetycznych
Bardziej szczegółowoWYZNACZENIE STAŁEJ STEFANA - BOLTZMANNA
ĆWICZENIE 32 WYZNACZENIE STAŁEJ STEFANA - BOLTZMANNA Cel ćwiczenia: Wyznaczenie stałej Stefana-Boltzmanna metodami jednakowej temperatury i jednakowej mocy. Zagadnienia: ciało doskonale czarne, zdolność
Bardziej szczegółowoSPRAWDZANIE PRAWA STEFANA BOLTZMANNA
Ćwiczenie 31 SPRAWDZANIE PRAWA STEFANA BOLTZMANNA Cel ćwiczenia: poznanie podstawowych pojęć związanych z promienio-waniem termicznym ciał, eksperymentalna weryfikacja teorii promieniowania ciała doskonale
Bardziej szczegółowo17. Który z rysunków błędnie przedstawia bieg jednobarwnego promienia światła przez pryzmat? A. rysunek A, B. rysunek B, C. rysunek C, D. rysunek D.
OPTYKA - ĆWICZENIA 1. Promień światła padł na zwierciadło tak, że odbił się od niego tworząc z powierzchnią zwierciadła kąt 30 o. Jaki był kąt padania promienia na zwierciadło? A. 15 o B. 30 o C. 60 o
Bardziej szczegółowoTemperatura, PRZYRZĄDY DO POMIARU TEMPERATURY
Temperatura, PRZYRZĄDY DO POMIARU TEMPERATURY Pojęcie temperatury jako miary stanu cieplnego kojarzy się z odczuciami fizjologicznymi Jeden ze parametrów stanu termodynamicznego układu charakteryzujący
Bardziej szczegółowoFizyka kwantowa. promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne. efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy. kwantyzacja światła
W- (Jaroszewicz) 19 slajdów Na podstawie prezentacji prof. J. Rutkowskiego Fizyka kwantowa promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne kwantyzacja światła efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy
Bardziej szczegółowoPomiar drogi koherencji wybranych źródeł światła
Politechnika Gdańska WYDZIAŁ ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI Katedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych Pomiar drogi koherencji wybranych źródeł światła Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego
Bardziej szczegółowoPrzejścia promieniste
Przejście promieniste proces rekombinacji elektronu i dziury (przejście ze stanu o większej energii do stanu o energii mniejszej), w wyniku którego następuje emisja promieniowania. E Długość wyemitowanej
Bardziej szczegółowoJest to graficzna ilustracja tzw. prawa Plancka, które moŝna zapisać następującym równaniem:
WSTĘP KaŜde ciało o temperaturze powyŝej 0 0 K, tj. powyŝej temperatury zera bezwzględnego emituje promieniowanie cieplne, zwane teŝ temperaturowym, mające naturę fali elektromagnetycznej. Na rysunku poniŝej
Bardziej szczegółowowymiana energii ciepła
wymiana energii ciepła Karolina Kurtz-Orecka dr inż., arch. Wydział Budownictwa i Architektury Katedra Dróg, Mostów i Materiałów Budowlanych 1 rodzaje energii magnetyczna kinetyczna cieplna światło dźwięk
Bardziej szczegółowoTermowizja. Termografia. Termografia
Termowizja Energia w budynku Z czego wynika rozpraszanie energii z budynku? oziębianie elementów konstrukcji budynku (opór na przenikanie ciepła) bezpośrednia wymiana powietrza (szczelność) http://www.termowizja.eu/
Bardziej szczegółowoĆwiczenie Nr 11 Fotometria
Instytut Fizyki, Uniwersytet Śląski Chorzów 2018 r. Ćwiczenie Nr 11 Fotometria Zagadnienia: fale elektromagnetyczne, fotometria, wielkości i jednostki fotometryczne, oko. Wstęp Radiometria (fotometria
Bardziej szczegółowoW kolejnym (trzecim) rozdziale Autorka skupia się na aktywej termografii podczerwieni omawiając bardziej szczegółowo jej rodzaje takie jak
Warszawa, 2011-10-15 Prof. dr hab. inż. Piotr Furmański Instytut Techniki Cieplnej Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechnika Warszawska ul. Nowowiejska 25 Tel: +48-22-234-5276 Fax: +48-22-825-05-65
Bardziej szczegółowoAnaliza spektralna widma gwiezdnego
Analiza spektralna widma gwiezdnego JG &WJ 13 kwietnia 2007 Wprowadzenie Wprowadzenie- światło- podstawowe źródło informacji Wprowadzenie- światło- podstawowe źródło informacji Wprowadzenie- światło- podstawowe
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej
LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie metody
Bardziej szczegółowo- 1 - OPTYKA - ĆWICZENIA
- 1 - OPTYKA - ĆWICZENIA 1. Promień światła padł na zwierciadło tak, że odbił się od niego tworząc z powierzchnią zwierciadła kąt 30 o. Jaki był kąt padania promienia na zwierciadło? A. 15 o B. 30 o C.
Bardziej szczegółowoInstrukcja do laboratorium z fizyki budowli. Ćwiczenie: DIAGNOSTYKA TERMOWIZYJNA
Instrukcja do laboratorium z fizyki budowli Ćwiczenie: DIAGNOSTYKA TERMOWIZYJNA 1 1. PODSTAWY TEORETYCZNE Termografia określenie i przedstawienie rozkładu temperatury powierzchni oraz pomiar natężenia
Bardziej szczegółowoWykład 14. Termodynamika gazu fotnonowego
Wykład 14 Termodynamika gazu fotnonowego dr hab. Agata Fronczak, prof. PW Wydział Fizyki, Politechnika Warszawska 16 stycznia 217 dr hab. A. Fronczak (Wydział Fizyki PW) Wykład: Elementy fizyki statystycznej
Bardziej szczegółowoZDALNA REJESTRACJA POWIERZCHNI ZIEMI
Zdalne metody (teledetekcję) moŝna w szerokim pojęciu zdefiniować jako gromadzenie informacji o obiekcie bez fizycznego kontaktu z nim (Mularz, 2004). Zdalne metody (teledetekcję) moŝna w szerokim pojęciu
Bardziej szczegółowoRADIOMETR MIKROFALOWY. RADIOMETR MIKROFALOWY (wybrane zagadnienia) Opracowanie : dr inż. Waldemar Susek dr inż. Adam Konrad Rutkowski
RADIOMETR MIKROFALOWY RADIOMETR MIKROFALOWY (wybrane zagadnienia) Opracowanie : dr inż. Waldemar Susek dr inż. Adam Konrad Rutkowski 1 RADIOMETR MIKROFALOWY Wprowadzenie Wszystkie ciała o temperaturze
Bardziej szczegółowoFIZYKA Podręcznik: Fizyka i astronomia dla każdego pod red. Barbary Sagnowskiej, wyd. ZamKor.
DKOS-5002-2\04 Anna Basza-Szuland FIZYKA Podręcznik: Fizyka i astronomia dla każdego pod red. Barbary Sagnowskiej, wyd. ZamKor. WYMAGANIA NA OCENĘ DOPUSZCZAJĄCĄ DLA REALIZOWANYCH TREŚCI PROGRAMOWYCH Kinematyka
Bardziej szczegółowo2011 InfraTec. Aktywna termografia w badaniach nieniszczących przy użyciu oprogramowania IRBIS 3 active
2011 InfraTec Aktywna termografia w badaniach nieniszczących przy użyciu oprogramowania IRBIS 3 active Termografia aktywna a termografia pasywna 1 Termografia pasywna (statyczna): materiał niepoddany działaniu
Bardziej szczegółowoOPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz
OPTYKA Leszek Błaszkieiwcz Ojcem optyki jest Witelon (1230-1314) Zjawisko odbicia fal promień odbity normalna promień padający Leszek Błaszkieiwcz Rys. Zjawisko załamania fal normalna promień padający
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 12 (44) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej
Ćwiczenie 12 (44) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej Wprowadzenie Światło widzialne jest to promieniowanie elektromagnetyczne (zaburzenie poła elektromagnetycznego rozchodzące
Bardziej szczegółowoDr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska
Podstawy fizyki Wykład 11 Dr Piotr Sitarek Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska D. Halliday, R. Resnick, J.Walker: Podstawy Fizyki, tom 3, Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa 2003. K.Sierański, K.Jezierski,
Bardziej szczegółowoKamera termowizyjna. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.
Kamera termowizyjna Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Działanie kamery termowizyjnej Badanie temperatury danego obiektu z wykorzystaniem kamery termowizyjnej
Bardziej szczegółowoRekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja
Rekapitulacja Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje: czwartek
Bardziej szczegółowoStałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy
T_atom-All 1 Nazwisko i imię klasa Stałe : h=6,626 10 34 Js h= 4,14 10 15 evs 1eV=1.60217657 10-19 J Zaznacz zjawiska świadczące o falowej naturze światła a) zjawisko fotoelektryczne b) interferencja c)
Bardziej szczegółowoi elementy z półprzewodników homogenicznych część II
Półprzewodniki i elementy z półprzewodników homogenicznych część II Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego
Bardziej szczegółowoII. Badanie charakterystyki spektralnej źródła termicznego promieniowania elektromagnetycznego
1 II. Badanie charakterystyki spektralnej źródła termicznego promieniowania elektromagnetycznego Cel ćwiczenia: Wyznaczenie charakterystyki spektralnej termicznego źródła promieniowania (lampa halogenowa)
Bardziej szczegółowoWykład 17: Optyka falowa cz.2.
Wykład 17: Optyka falowa cz.2. Dr inż. Zbigniew Szklarski Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok.321 szkla@agh.edu.pl http://layer.uci.agh.edu.pl/z.szklarski/ 1 Interferencja w cienkich warstwach Załamanie
Bardziej szczegółowoZałącznik nr 8. do sprawozdania merytorycznego z realizacji projektu badawczego
Załącznik nr 8 do sprawozdania merytorycznego z realizacji projektu badawczego Szybka nieliniowość fotorefrakcyjna w światłowodach półprzewodnikowych do zastosowań w elementach optoelektroniki zintegrowanej
Bardziej szczegółowoNiezwykłe światło. ultrakrótkie impulsy laserowe. Piotr Fita
Niezwykłe światło ultrakrótkie impulsy laserowe Laboratorium Procesów Ultraszybkich Zakład Optyki Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego Światło Fala elektromagnetyczna Dla światła widzialnego długość
Bardziej szczegółowoDzień dobry. Miejsce: IFE - Centrum Kształcenia Międzynarodowego PŁ, ul. Żwirki 36, sala nr 7
Dzień dobry BARWA ŚWIATŁA Przemysław Tabaka e-mail: przemyslaw.tabaka@.tabaka@wp.plpl POLITECHNIKA ŁÓDZKA Instytut Elektroenergetyki Co to jest światło? Światło to promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie
Bardziej szczegółowoLASERY I ICH ZASTOSOWANIE
LASERY I ICH ZASTOSOWANIE Laboratorium Instrukcja do ćwiczenia nr 3 Temat: Efekt magnetooptyczny 5.1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą modulowania zmiany polaryzacji światła oraz
Bardziej szczegółowoKwantowa natura promieniowania
Kwantowa natura promieniowania Promieniowanie ciała doskonale czarnego Ciało doskonale czarne ciało, które absorbuje całe padające na nie promieniowanie bez względu na częstotliwość. Promieniowanie ciała
Bardziej szczegółowoParametry mierzonych obiektów
Parametry mierzonych obiektów 1 Spis treści Parametry mierzonych obiektów... 2 Emisyjność... 2 Współczynnik odbicia... 4 Symulator: Badanie wpływu emisyjności i temperatury odbitej (otoczenia) na wynik
Bardziej szczegółowoOptyka stanowi dział fizyki, który zajmuje się światłem (także promieniowaniem niewidzialnym dla ludzkiego oka).
Optyka geometryczna Optyka stanowi dział fizyki, który zajmuje się światłem (także promieniowaniem niewidzialnym dla ludzkiego oka). Założeniem optyki geometrycznej jest, że światło rozchodzi się jako
Bardziej szczegółowoTechniczne podstawy promienników
Techniczne podstawy promienników podczerwieni Technical Information,, 17.02.2009, Seite/Page 1 Podstawy techniczne Rozdz. 1 1 Rozdział 1 Zasady promieniowania podczerwonego - Podstawy fizyczne - Widmo,
Bardziej szczegółowoSPEKTROSKOPIA IR I SPEKTROSKOPIA RAMANA JAKO METODY KOMPLEMENTARNE
SPEKTROSKOPIA IR I SPEKTROSKOPIA RAMANA JAKO METODY KOMPLEMENTARNE Promieniowanie o długości fali 2-50 μm nazywamy promieniowaniem podczerwonym. Absorpcja lub emisja promieniowania z tego zakresu jest
Bardziej szczegółowoSpektroskopia modulacyjna
Spektroskopia modulacyjna pozwala na otrzymanie energii przejść optycznych w strukturze z bardzo dużą dokładnością. Charakteryzuje się również wysoką czułością, co pozwala na obserwację słabych przejść,
Bardziej szczegółowo1. Wprowadzenie: dt q = - λ dx. q = lim F
PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W PILE INSTYTUT POLITECHNICZNY Zakład Budowy i Eksploatacji Maszyn PRACOWNIA TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ INSTRUKCJA Temat ćwiczenia: WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEWODNOŚCI
Bardziej szczegółowoWyznaczanie profilu wiązki promieniowania używanego do cechowania tomografu PET
18 Wyznaczanie profilu wiązki promieniowania używanego do cechowania tomografu PET Ines Moskal Studentka, Instytut Fizyki UJ Na Uniwersytecie Jagiellońskim prowadzone są badania dotyczące usprawnienia
Bardziej szczegółowoLaboratorium Optyki Falowej
Marzec 2019 Laboratorium Optyki Falowej Instrukcja do ćwiczenia pt: Filtracja optyczna Opracował: dr hab. Jan Masajada Tematyka (Zagadnienia, które należy znać przed wykonaniem ćwiczenia): 1. Obraz fourierowski
Bardziej szczegółowoOcena stanu ochrony cieplnej budynku.
Ocena stanu ochrony cieplnej budynku. Prezentacja audiowizualna opracowana w ramach projektu Nowy Ekspert realizowanego przez Fundację Poszanowania Energii Ochrona cieplna budynku - Jej celem jest zapewnienie
Bardziej szczegółowoEfekt fotoelektryczny
Ćwiczenie 82 Efekt fotoelektryczny Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest obserwacja efektu fotoelektrycznego: wybijania elektronów z metalu przez światło o różnej częstości (barwie). Pomiar energii kinetycznej
Bardziej szczegółowoMetody badania kosmosu
Metody badania kosmosu Zakres widzialny Fale radiowe i mikrofale Promieniowanie wysokoenergetyczne Detektory cząstek Pomiar sił grawitacyjnych Obserwacje prehistoryczne Obserwatorium słoneczne w Goseck
Bardziej szczegółowoLASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE
LASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE Laboratorium Instrukcja do ćwiczenia nr 4 Temat: Modulacja światła laserowego: efekt magnetooptyczny 5.1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą
Bardziej szczegółowoLaboratorium techniki laserowej Ćwiczenie 2. Badanie profilu wiązki laserowej
Laboratorium techniki laserowej Ćwiczenie 2. Badanie profilu wiązki laserowej 1. Katedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych, WETI, Politechnika Gdaoska Gdańsk 2006 1. Wstęp Pomiar profilu wiązki
Bardziej szczegółowoPODSTAWY BARWY, PIGMENTY CERAMICZNE
PODSTAWY BARWY, PIGMENTY CERAMICZNE Barwa Barwą nazywamy rodzaj określonego ilościowo i jakościowo (długość fali, energia) promieniowania świetlnego. Głównym i podstawowym źródłem doznań barwnych jest
Bardziej szczegółowoSZACOWANIE WIELKOŚCI I POŁOŻENIA DEFEKTÓW PODPOWIERZCHNIOWYCH ZA POMOCĄ IMPULSOWEJ TERMOGRAFII PODCZERWIENI
INSTYTUT PODSTAWOWYCH PROBLEMÓW TECHNIKI POLSKIEJ AKADEMII NAUK PRACA DOKTORSKA Olga Wysocka-Fotek SZACOWANIE WIELKOŚCI I POŁOŻENIA DEFEKTÓW PODPOWIERZCHNIOWYCH ZA POMOCĄ IMPULSOWEJ TERMOGRAFII PODCZERWIENI
Bardziej szczegółowoXL OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP I Zadanie doświadczalne
XL OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP I Zadanie doświadczalne ZADANIE D2 Nazwa zadania: Światełko na tafli wody Mając do dyspozycji fotodiodę, źródło prądu stałego (4,5V bateryjkę), przewody, mikroamperomierz oraz
Bardziej szczegółowo1 Źródła i detektory. I. Badanie charakterystyki spektralnej nietermicznych źródeł promieniowania elektromagnetycznego
1 I. Badanie charakterystyki spektralnej nietermicznych źródeł promieniowania elektromagnetycznego Cel ćwiczenia: Wyznaczenie charakterystyki spektralnej nietermicznego źródła promieniowania (dioda LD
Bardziej szczegółowoSzczegółowy rozkład materiału z fizyki dla klasy III gimnazjum zgodny z nową podstawą programową.
Szczegółowy rozkład materiału z fizyki dla klasy III gimnazjum zgodny z nową podstawą programową. Lekcja organizacyjna. Omówienie programu nauczania i przypomnienie wymagań przedmiotowych Tytuł rozdziału
Bardziej szczegółowoParametry kamer termowizyjnych
Parametry kamer termowizyjnych 1 Spis treści Detektor... 2 Rozdzielczość kamery termowizyjnej... 2 Czułość kamery termowizyjnej... 3 Pole widzenia... 4 Rozdzielczość przestrzenna... 6 Zakres widmowy...
Bardziej szczegółowoRÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?
RÓWNANIA MAXWELLA Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego? Wykład 3 lato 2012 1 Doświadczenia Wykład 3 lato 2012 2 1
Bardziej szczegółowoWyznaczanie zależności współczynnika załamania światła od długości fali światła
Ćwiczenie O3 Wyznaczanie zależności współczynnika załamania światła od długości fali światła O3.1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zbadanie zależności współczynnika załamania światła od długości fali
Bardziej szczegółowoRys. 1 Interferencja dwóch fal sferycznych w punkcie P.
Ćwiczenie 4 Doświadczenie interferencyjne Younga Wprowadzenie teoretyczne Charakterystyczną cechą fal jest ich zdolność do interferencji. Światło jako fala elektromagnetyczna również może interferować.
Bardziej szczegółowoBADANIE PROMIENIOWANIA CIAŁA DOSKONALE CZARNEGO
ZADANIE 9 BADANIE PROMIENIOWANIA CIAŁA DOSKONALE CZARNEGO Wstęp KaŜde ciało o temperaturze wyŝszej niŝ K promieniuje energię w postaci fal elektromagnetycznych. Widmowa zdolność emisyjną ciała o temperaturze
Bardziej szczegółowoBadanie ultradźwiękowe grubości elementów metalowych defektoskopem ultradźwiękowym
Badanie ultradźwiękowe grubości elementów metalowych defektoskopem ultradźwiękowym 1. Badania nieniszczące wprowadzenie Badania nieniszczące polegają na wykorzystaniu nieinwazyjnych metod badań (bez zniszczenia
Bardziej szczegółowoIR II. 12. Oznaczanie chloroformu w tetrachloroetylenie metodą spektrofotometrii w podczerwieni
IR II 12. Oznaczanie chloroformu w tetrachloroetylenie metodą spektrofotometrii w podczerwieni Promieniowanie podczerwone ma naturę elektromagnetyczną i jego absorpcja przez materię podlega tym samym prawom,
Bardziej szczegółowoFeynmana wykłady z fizyki. [T.] 1.2, Optyka, termodynamika, fale / R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. wyd. 7. Warszawa, 2014.
Feynmana wykłady z fizyki. [T.] 1.2, Optyka, termodynamika, fale / R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. wyd. 7. Warszawa, 2014 Spis treści Spis rzeczy części 1 tomu I X 26 Optyka: zasada najkrótszego
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr 5 Doświadczenie Franka-Hertza. Pomiar energii wzbudzenia atomów neonu.
Ćwiczenie nr 5 Doświadczenie Franka-Hertza. Pomiar energii wzbudzenia atomów neonu. A. Opis zagadnienia I. Doświadczenie Franka-Hertza W 1914 roku James Franck i Gustav Hertz przeprowadzili doświadczenie,
Bardziej szczegółowoLASERY I ICH ZASTOSOWANIE
LASERY I ICH ZASTOSOWANIE Laboratorium Instrukcja do ćwiczenia nr 13 Temat: Biostymulacja laserowa Istotą biostymulacji laserowej jest napromieniowanie punktów akupunkturowych ciągłym, monochromatycznym
Bardziej szczegółowoγ6 Liniowy Model Pozytonowego Tomografu Emisyjnego
γ6 Liniowy Model Pozytonowego Tomografu Emisyjnego Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zaprezentowanie zasady działania pozytonowego tomografu emisyjnego. W doświadczeniu użyjemy detektory scyntylacyjne
Bardziej szczegółowoZjawisko interferencji fal
Zjawisko interferencji fal Interferencja to efekt nakładania się fal (wzmacnianie i osłabianie się ruchu falowego widoczne w zmianach amplitudy i natężenia fal) w którym zachodzi stabilne w czasie ich
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki wykład 8
Podstawy fizyki wykład 8 Dr Piotr Sitarek Katedra Fizyki Doświadczalnej, W11, PWr Optyka geometryczna Polaryzacja Odbicie zwierciadła Załamanie soczewki Optyka falowa Interferencja Dyfrakcja światła D.
Bardziej szczegółowoWYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI
WYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI KLASA III Drgania i fale mechaniczne Wymagania na stopień dopuszczający obejmują treści niezbędne dla dalszego kształcenia oraz użyteczne w pozaszkolnej działalności ucznia.
Bardziej szczegółowoUNIWERSYTET SZCZECIŃSKI INSTYTUT FIZYKI ZAKŁAD FIZYKI CIAŁA STAŁEGO. Ćwiczenie laboratoryjne Nr.2. Elektroluminescencja
UNIWERSYTET SZCZECIŃSKI INSTYTUT FIZYKI ZAKŁAD FIZYKI CIAŁA STAŁEGO Ćwiczenie laboratoryjne Nr.2 Elektroluminescencja SZCZECIN 2002 WSTĘP Mianem elektroluminescencji określamy zjawisko emisji spontanicznej
Bardziej szczegółowoNazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 9: Swobodne spadanie
Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 9: Swobodne spadanie Cel ćwiczenia: Obserwacja swobodnego spadania z wykorzystaniem elektronicznej rejestracji czasu przelotu kuli przez punkty pomiarowe. Wyznaczenie
Bardziej szczegółowoWidmo fal elektromagnetycznych
Czym są fale elektromagnetyczne? Widmo fal elektromagnetycznych dr inż. Romuald Kędzierski Podstawowe pojęcia związane z falami - przypomnienie pole falowe część przestrzeni objęta w danej chwili falą
Bardziej szczegółowoIle wynosi całkowite natężenie prądu i całkowita oporność przy połączeniu równoległym?
Domowe urządzenia elektryczne są często łączone równolegle, dzięki temu każde tworzy osobny obwód z tym samym źródłem napięcia. Na podstawie poszczególnych rezystancji, można przewidzieć całkowite natężenie
Bardziej szczegółowoPDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory
Promieniowanie elektromagnetyczne (fala elektromagnetyczna) rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego. Zaburzenie to ma charakter fali poprzecznej, w której składowa elektryczna
Bardziej szczegółowoFala elektromagnetyczna o określonej częstotliwości ma inną długość fali w ośrodku niż w próżni. Jako przykłady policzmy:
Rozważania rozpoczniemy od ośrodków jednorodnych. W takich ośrodkach zależność między indukcją pola elektrycznego a natężeniem pola oraz między indukcją pola magnetycznego a natężeniem pola opisana jest
Bardziej szczegółowoZADANIE 28. Wyznaczanie przewodnictwa cieplnego miedzi
ZADANIE 28 Wyznaczanie przewodnictwa cieplnego miedzi Wstęp Pomiędzy ciałami ogrzanymi do różnych temperatur zachodzi wymiana ciepła. Ciało o wyższej temperaturze traci ciepło, a ciało o niższej temperaturze
Bardziej szczegółowoBadanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)
Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2) 1. Wymagane zagadnienia - ruch ładunku w polu magnetycznym, siła Lorentza, pole elektryczne - omówić zjawisko Halla, wyprowadzić wzór na napięcie
Bardziej szczegółowoOCENA PRZYDATNOŚCI FARBY PRZEWIDZIANEJ DO POMALOWANIA WNĘTRZA KULI ULBRICHTA
OCENA PRZYDATNOŚCI FARBY PRZEWIDZIANEJ DO POMALOWANIA WNĘTRZA KULI ULBRICHTA Przemysław Tabaka e-mail: przemyslaw.tabaka@.tabaka@wp.plpl POLITECHNIKA ŁÓDZKA Instytut Elektroenergetyki WPROWADZENIE Całkowity
Bardziej szczegółowoCHARAKTERYSTYKA PIROMETRÓW I METODYKA PRZEPROWADZANIA POMIARÓW
CHARAKTERYSTYKA PIROMETRÓW I METODYKA PRZEPROWADZANIA POMIARÓW Wykaz zagadnień teoretycznych, których znajomość jest niezbędna do wykonania ćwiczenia: Prawa promieniowania: Plancka, Stefana-Boltzmana.
Bardziej szczegółowoKLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI
Egzamin maturalny maj 009 FIZYKA I ASTRONOMIA POZIOM ROZSZERZONY KLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI Zadanie 1.1 Narysowanie toru ruchu ciała w rzucie ukośnym. Narysowanie wektora siły działającej na ciało w
Bardziej szczegółowoNAGRZEWANIE INDUKCYJNE POWIERZCHNI PŁASKICH
INSTYTUT INFORMATYKI STOSOWANEJ POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ Ćwiczenia Nr 6 NAGRZEWANIE INDUKCYJNE POWIERZCHNI PŁASKICH 1.WPROWADZENIE. Nagrzewanie indukcyjne jest bezpośrednią metodą grzejną, w której energia
Bardziej szczegółowoJan Drzymała ANALIZA INSTRUMENTALNA SPEKTROSKOPIA W ŚWIETLE WIDZIALNYM I PODCZERWONYM
Jan Drzymała ANALIZA INSTRUMENTALNA SPEKTROSKOPIA W ŚWIETLE WIDZIALNYM I PODCZERWONYM Światło słoneczne jest mieszaniną fal o różnej długości i różnego natężenia. Tylko część promieniowania elektromagnetycznego
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 363. Polaryzacja światła sprawdzanie prawa Malusa. Początkowa wartość kąta 0..
Nazwisko... Data... Nr na liście... Imię... Wydział... Dzień tyg.... Godzina... Polaryzacja światła sprawdzanie prawa Malusa Początkowa wartość kąta 0.. 1 25 49 2 26 50 3 27 51 4 28 52 5 29 53 6 30 54
Bardziej szczegółowoPL B1. WOJSKOWY INSTYTUT MEDYCYNY LOTNICZEJ, Warszawa, PL BUP 23/13
PL 222455 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 222455 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 399143 (51) Int.Cl. H02M 5/00 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia:
Bardziej szczegółowoRozważania rozpoczniemy od fal elektromagnetycznych w próżni. Dla próżni równania Maxwella w tzw. postaci różniczkowej są następujące:
Rozważania rozpoczniemy od fal elektromagnetycznych w próżni Dla próżni równania Maxwella w tzw postaci różniczkowej są następujące:, gdzie E oznacza pole elektryczne, B indukcję pola magnetycznego a i
Bardziej szczegółowoCiało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury.
1 Ciało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury. natężenie natężenie teoria klasyczna wynik eksperymentu
Bardziej szczegółowoZastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D. Katarzyna Goplańska
Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D Plan prezentacji Metody pomiaru kształtu Deflektometria Zasada działania Stereo-deflektometria Kalibracja Zalety Zastosowania Przykład Podsumowanie Metody
Bardziej szczegółowoMGR 10. Ćw. 1. Badanie polaryzacji światła 2. Wyznaczanie długości fal świetlnych 3. Pokaz zmiany długości fali świetlnej przy użyciu lasera.
MGR 10 10. Optyka fizyczna. Dyfrakcja i interferencja światła. Siatka dyfrakcyjna. Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej. Elektromagnetyczna teoria światła. Polaryzacja światła.
Bardziej szczegółowo(54) Sposób określania koncentracji tlenu międzywęzłowego w materiale półprzewodnikowym
RZECZPOSPOLITA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 172863 P O L S K A (21) Numer zgłoszenia 3 0 1 7 1 5 Urząd Patentowy (22) Data zgłoszenia: 3 1.1 2.1 9 9 3 Rzeczypospolitej Polskiej (51) Int.Cl.6 H01L 21/66
Bardziej szczegółowoTermowizja i jej wykorzystanie w diagnostyce pojazdów szynowych
2014-12-05 i jej wykorzystanie w diagnostyce pojazdów szynowych KATEDRA TRANSPORTU SZYNOWEGO WYDZIAŁ TRANSPORTU POLITECHNIKA ŚLĄSKA W KATOWICACH Dr inż. Mańka Adam Temperatura jest wielkością fizyczną
Bardziej szczegółowo