Ágaza Á felkészíés a haza ELI rojekel összefüggő ő kézés é és K+F feladaokra" " Oka mérés módszerek Máro Zsuzsaa (1,2,3,4,5,7 23457 Tóh György (8,9,1,11,12 Pálfalv l László (6 TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 1
3. előadás Néháy féye alauló mérés eljárás A eljesség géye élkül bemuauk éháy olya mérés módszer, amelyek a féy m mérőeszköz haszálják fel. Lézeres ávolságmérés Lézer Doler sebességmérés, Féyszóráso alauló aeroszol- és hdroszol- kocerácómérések, Ellszomera TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 2
Lézeres ávolságmérés Lézeres ávolságmérés echkák: Tragulácó Reülés dő mérése (me of flgh Fázsolás mérése Frekveca modulácó alauló mérés Ierferomerkus módszerek Előyök: agy oosság és érzékeység, agyo gyors mérés (MHz-es sávszélesség, széles mérés aromáy. Vszo em md egyele eszközbe! Alkalmazás: éíésze, érformaka, közlekedés, hadechka, gé láás sb. Paco kahaó eszközök. TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 3
Lézeres ávolságmérés Tükröződés és dffúz vsszaverődés Álalába láb 67 m-es dóda lézer A folmére meghaározza a mérés oosságo Deekor: ozícó érzékelő aalóg deekor (PSD vagy dódasor, CCD Távolságmérés ükröződő felülee TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 4
Lézeres ávolságmérés - alkalmazások A Moa Lsa részlees felmérése háromszögeléses módszerrel Szvoalak Eyhé deformálódo hordozó 3D LIDAR felmérés LIgh Deeco Ad Ragg a reülés dő mérése agy haóávolságú vszoylag oala fluoreszces LIDAR: ayag mőségre s érzékey h://meda3.sbcews.com/j/msbc/comoes/phoos/ 6927/6927_moalsa_bcol_83a.grd- 4x2.jg h://cas.uark.edu/samaaa/mage/rojec_sca.jg TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 5
Lézer Doler sebességmérés Részecske, v erősíő Doler effekus : f r f ahol f f v e e r b b b 1 1 e v bv c v v er c lézeryaláb aerúra deekor f b v v + ( e λ a kbocsáo frekveca, b r a részecske sebessége v e a deekor helyé mér frekveca,a yaláb ráyába muaó egységvekor r, b, a részecskéől a deekor felé muaó egységvekor λ b, a yaláb hullámhossza TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 6
Lézer Doler sebességmérés v x v e 1 e 2 θ /2 e 1 A ké yaláb elleées előjelű Doler elolódás okoz Nem a agyo ks Doler elolódás mérjük közveleül, haem a ké frekvecába elolódo jelből származó lebegés frekvecájá. A lebegés frekveca elég kcs ahhoz, hogy a foodódával mér lehesse. Lebegés frekveca sebesség A lebegés frekvecája : v v v v v e 1 r fd fr1 fr2 fb( eb 1 eb2 ( 1 c c TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 7 2 f b vx sθ c
Lézer Doler sebességmérés mér Jel Idő Reülés dő sebesség A ké beeső lézeryaláb áfedéséél erfereca csíkok Ha a csíkok ávolságáak agyságredjébe eső ks részecske mozog a csíkokra merőlegese > erodkusa válozk a szór féy ezása TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 8
Lézer Doler sebességmérés - a mérőeszköz feléíése Lézer Lekéező oka Deekor HeNe Ar-Io Nd:Yag Dóda Nyaláboszó Akromá lecse Gáz Folyadék Részecske Akromá lecse Térszűrés PMT Foodóda PC Jelfeldolgozás ld l Jelkodícoálás Sekrum aalzáor Korreláor Számláló Erősíő Szűrő TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 9
Lézer Doler sebességmérés - alkalmazások Szélcsaora kísérleek (auók, reülők éüleek körül áramlások Áramló folyadékok vzsgálaa (csővezeékek, hajóesek ervezése, véráramlás Köryeze kuaások (robbaások vzsgálaa, hullám damka, áraály modellezés sb. Turbulecák vzsgálaa Sb. 2 komoesű sebességmérés egy helkoer modell körül szélcsaorába h://www.daecdyamcs.com/laser-doler-aemomery hs://www.adsrumes.com/roducs/laser-doler-robes TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 1
Részecskék méreeloszlásáak mérése féyszórásuk alajá Féyszórás külöböző mérearomáyokba α mérearaméer szer, (D a részecske méree πd α 1. α << 1, Raylegh- szórás λ I I 1+ cos 2 2R 2 θ 2π λ I bemeő ezás I szór ezás λ lézer hullámhossz θ szórás szög R a részecske ávolsága örésmuaó 4 2 2 2 1 + 2 D 2 6 λ633 m θ 4-12 1.33 A Me-szórás ezásáak mérefüggése vízcseeke 2. α 1, Me - szórás Boyolul összefüggés h://www.cas.macheser.ac.uk/resools/srumes/aerosol/oc/ me/dex.hml 2 3. α >> 1, Geomera szórás I I K, θ D TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 11 ( K(,θ szögől és örésmuaóól függő éyező
A Me-szórás ráy szer eloszlása O-le számoló rogram: h://omlc.og.edu/cgb/me_agles.cg?dameer1.&lambda_vac.6328&_medum1.&r_shere1.5&_shere&_agles 1&desy.3 Szór ezás logarmusa Polarzácó A beeső féy ráya TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 12
Részecske számláló eszközök Ncs egyszerű kacsola a részecskemére és a szór ezás köz smer méreű részecskékkel kalbrál kell Ahhoz, hogy egy részecskéről szór féy deekál udjuk ezív féyforrás kell lézer. Csökkeő részecskemére Raylegh-szórás 1 m ala részecskeméreél a agy ezás rezoáoro belül elredezéssel valósíhaó meg Rezoáoro belül részecskemére meghaározás TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 13 Measurg rcle: Me Scaerg Theory accordg ISO 1332 Measurg rage:.1 µm - 3 µm Tye of aalyss: dry ad we aalyss h://www.resch-echology.com/r/roducs/laser-lghscaerg/?gcldcnsd-4k8v7cfexlaodcbua8q
Fázs-Doler aemomera 1. deekor 2. deekor Nagy részecskék eseé a belső vsszaverődések ma a külöböző ráyokba vsszaver jel külöböző fázsba érkezk. A deekorok álal mér jelek fázskülöbségéből a mére (em úl ks részecskékre meghaározhaó Ha a fázskülöbség agyobb m 2π, akkor a mérebe bzoyalaság lé föl. Ez 3 deekoros redszerrel elkerülheő TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 14
Ellszomera A mérés elve: A olarzácó megválozásá mérjük mközbe a féy áhalad egy ayago vagy vsszaverődk arról A mér meységek: amlúdók aráya (Ψ, fázskülöbség (Δ Elsősorba réegvasagság és a réeg oka ulajdoságaak meghaározására haszálják A réegvasagság 1-1 m-g, azaz 1 Agsrömg mérheő! Tovább kyerheő formácók: l. összeéel, krsályszerkeze, érdesség, szeyezők kocerácója TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 15
A féy olarzácója v v v E( e E ω kz + e E ω kz + Δϕ x x y y Δϕ : leársa olarzál Δϕradom: olarzálala Δϕkosas: álaláos ese, ellkusa olarzál Δϕ9 : crkulársa olarzál TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 16
Féyerjedés az ayagba Meghaározó ayag araméerek: ~ k A komlex örésmuaó: + k,, ahol a szokásos örésmuaó, k az exkcós koeffces ~ ~ ~ 2 ε ε 1 + ε 2, ε. A féysebesség az ayagba v, vákuumba c: c v k az exkcós koeffces, am az ayag féyelyelő kéességével va kacsolaba. α 4πk λ Beer-Lamber örvéy (a z mélységbe é mér ezás, á ha I( a beeső ő ezás: I( z I( e αz TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 17
A Fresel-formulák r s E E r + r s E E r + 2 ( ( s s E E + 2 ( ( s E E + Leírják a reflekál és a raszmál érerősség s és komoese a b ő é ő é h í beeső érerősséghez vszoyíva Vékoyréegeke és öbbréegű srukúráko való áhaladáskor köve kell mde komoes relaív fázsá, mer ezek erferecája adja a eljes TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 18 reflekál vagy raszmál féy.
Féyvsszaverődés vékoyréege Vezessük be a vékoyréeg β fázsvasagságá! Ezzel és a Fresel-formulák segíségével számolhajuk a öbbszörös reflexó haásá a reflekál yaláb ezására és fázsára. 1 β 2π 1 Φ1 λ ~ r 1 r e 1 12 1 1 r 12 r 1 r 2β 12 1 e 4β ~ 1 1 1 ~ 2 TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 19
Az ellszomera mérés elve olarzáor TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek forgó aalzáor Az s és komoesek reflexó vagy raszmsszó sorá megválozak Az ema bekövekező eredő olarzácó megválozás Δ ρ a( Ψe alakba szokás felír, ahol a( Ψ R / a relaív amlúdó gyegíés Δ arg( R 2 R s arg( R s a relaív fázsolás az s és olarzácó köz a reflexó sorá A forgó aalzáor erodkusa válozó jeléből vsszaszámolhaók az effekív ayag araméerek. (ha cs felüle réeg, l. oxdmees a felüle
Az ellszomera mérés kérékelése Mérés Modell réegre az ayag ulajdoságok előzees becslésével A modell lleszése a mérés adaokhoz Az lleszedő araméerek számá a ma formácó aralma haározza meg Az lleszés araméerek válozaásával omalzáljuk az lleszkedés jóságá leíró meysége (l. MSE Eredméy: örésmuaó (, exkcós koeffces (k, réegvasagság, sá érdesség (roughess, sb. TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-212-5 rojek 21