Functional sample of measurement system for spectral normal emissivity analysis of materials at high temperatures

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F49777513%3A23640%2F19%3A43956666" target="_blank" >RIV/49777513:23640/19:43956666 - isvavai.cz</a>

Result on the web

<a href="http://www.ntc.zcu.cz/vysledky/fv/NTC-FVZ-19-004.html" target="_blank" >http://www.ntc.zcu.cz/vysledky/fv/NTC-FVZ-19-004.html</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Funkční vzorek měřicího systému po analýzy spektrální normálové emisivity materiálů za vysokých teplot

Original language description

Měřicí systém se skládá z detekčního systému (FTIR spektrometr Nicolet 6700), referenčního zdroje záření (laboratorní černé těleso Pegasus R970), 1 kW laserového systému pro ohřev vzorku se skenovací hlavou, systému pro měření povrchové teploty vzorku (termovizní kamery FLIR A320, termočlánkového měřicího systému Adam 4018), optomechanických komponent a optického boxu. Referenční zdroj záření a vzorek jsou umístěny vně spektrometru proti sobě. V polovině vzdálenosti mezi nimi je vloženo otočné parabolické zrcadlo, které zajišťuje sběr záření střídavě z obou zdrojů při zachování shodné optické dráhy. Sebrané záření ze zdroje dopadá přes externí port (možno uzavřít motorizovanou clonkou) a vzorkový prostor (apertury) spektrometru na jeho detektor. Optická dráha je umístěna v optickém boxu, teplota optického boxu je kontrolována ve dvou místech (v blízkosti skenovací hlavy laseru pro ohřev vzorku a v místě mezi vzorkem a termovizní kamery) neplášťovanými kalibrovanými termočlánky. Měřený vzorek je umístěn v držáku z keramické vláknité izolace, který je uchycený na optickou desku tak, aby bylo možné pomocí lineárních mikroposuvů a optické tyčky zajistit jeho přesnou pozici. Ohřev vzorku je realizován 1 kW vláknovým laserem se skenovací hlavou. Regulací výkonu laseru je dosaženo požadované teploty vzorku, vhodnou volbou časoprostrového průběhu laserového paprsku po zadní straně vzorku pak homogenního teplotního pole přední strany vzorku. Povrchová teplota vzorku je měřena několika metodami. První metoda využívá termovizní kameru a referenční povlak se známou efektivní emisivitou nanesený na polovinu každého vzorku. Další metoda je založena na kontaktním měření teploty termočlánky přivařenými na povrch každého vzorku. Poslední metoda kombinuje Christiansenův efekt s kontaktními a bezkontaktními systémy měření teploty. Výstupem je spektrální normálová emisivita ve spektrálním rozsahu až 1.38 do 26 um, spektrální rozsah závisí na teplotě vzorku. Tento měřicí systém umožňuje analyzovat objemové materiály (kovy, objemové keramiky, izolační materiály), nepropustné povlaky deponované na objemový substrát či propustné povlaky (tloušťka řádově desítky až stovky mikrometrů) deponované na nepropustný objemový substrát (měřena je emisivita soustavy povlak – substrát). Všechny zmiňované materiály je možné zatěžovat v teplotním rozsahu od 250 do 1000°C v závislosti na tvaru, velikosti a tepelné vodivosti měřeného vzorku.

Czech name

Funkční vzorek měřicího systému po analýzy spektrální normálové emisivity materiálů za vysokých teplot

Czech description

Měřicí systém se skládá z detekčního systému (FTIR spektrometr Nicolet 6700), referenčního zdroje záření (laboratorní černé těleso Pegasus R970), 1 kW laserového systému pro ohřev vzorku se skenovací hlavou, systému pro měření povrchové teploty vzorku (termovizní kamery FLIR A320, termočlánkového měřicího systému Adam 4018), optomechanických komponent a optického boxu. Referenční zdroj záření a vzorek jsou umístěny vně spektrometru proti sobě. V polovině vzdálenosti mezi nimi je vloženo otočné parabolické zrcadlo, které zajišťuje sběr záření střídavě z obou zdrojů při zachování shodné optické dráhy. Sebrané záření ze zdroje dopadá přes externí port (možno uzavřít motorizovanou clonkou) a vzorkový prostor (apertury) spektrometru na jeho detektor. Optická dráha je umístěna v optickém boxu, teplota optického boxu je kontrolována ve dvou místech (v blízkosti skenovací hlavy laseru pro ohřev vzorku a v místě mezi vzorkem a termovizní kamery) neplášťovanými kalibrovanými termočlánky. Měřený vzorek je umístěn v držáku z keramické vláknité izolace, který je uchycený na optickou desku tak, aby bylo možné pomocí lineárních mikroposuvů a optické tyčky zajistit jeho přesnou pozici. Ohřev vzorku je realizován 1 kW vláknovým laserem se skenovací hlavou. Regulací výkonu laseru je dosaženo požadované teploty vzorku, vhodnou volbou časoprostrového průběhu laserového paprsku po zadní straně vzorku pak homogenního teplotního pole přední strany vzorku. Povrchová teplota vzorku je měřena několika metodami. První metoda využívá termovizní kameru a referenční povlak se známou efektivní emisivitou nanesený na polovinu každého vzorku. Další metoda je založena na kontaktním měření teploty termočlánky přivařenými na povrch každého vzorku. Poslední metoda kombinuje Christiansenův efekt s kontaktními a bezkontaktními systémy měření teploty. Výstupem je spektrální normálová emisivita ve spektrálním rozsahu až 1.38 do 26 um, spektrální rozsah závisí na teplotě vzorku. Tento měřicí systém umožňuje analyzovat objemové materiály (kovy, objemové keramiky, izolační materiály), nepropustné povlaky deponované na objemový substrát či propustné povlaky (tloušťka řádově desítky až stovky mikrometrů) deponované na nepropustný objemový substrát (měřena je emisivita soustavy povlak – substrát). Všechny zmiňované materiály je možné zatěžovat v teplotním rozsahu od 250 do 1000°C v závislosti na tvaru, velikosti a tepelné vodivosti měřeného vzorku.

Type

G_funk - Functional sample

CEP classification

—

OECD FORD branch

20201 - Electrical and electronic engineering

Project

<a href="/en/project/LO1402" target="_blank" >LO1402: CENTEM+</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2019

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

NTC-FVZ-19-004

Numerical identification

NTC-FVZ-19-004

Technical parameters

Funkční model pro analýzu teplotní závislosti spektrální emisivity objemových materiálů povlaků až do teploty 1000°C. David Lávička, Západočeská univerzita v Plzni (IČO 49777513), Nové technologie - výzkumné centrum, Univerzitní 8, 306 14 Plzeň, 377634712, dlavicka@ntc.zcu.cz. Viz odkaz http://www.ntc.zcu.cz/vysledky/fv/NTC-FVZ-19-004.html

Economical parameters

Výsledek je využíván příjemcem Západočeská univerzita v Plzni (IČO 49777513), ekonomické parametry se neuvádí.

Application category by cost

—

Owner IČO

49777513

Owner name

Západočeská univerzita v Plzni

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Licence fee requirement

N - Poskytovatel licence na výsledek nepožaduje licenční poplatek

Web page

http://www.ntc.zcu.cz/vysledky/fv/NTC-FVZ-19-004.html