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新方法测量3-D物体内的温度

  • 科学
  • 2020-07-03 08:30:38
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威斯康星大学麦迪逊分校的工程师们使用一种称为深度热成像的新技术,可以远程确定某些材料表面下的温度。该方法在传统温度探测器无法使用的应用中可能很有用,例如监视半导体性能或下一代核反应堆。

许多温度传感器测量从物体表面发出的热辐射,其中大部分在红外光谱中。物体温度越高,它发出的辐射就越多,这是诸如热像仪之类的小工具的基础。

但是,深度热成像技术不仅可以覆盖表面,而且可以使用对红外辐射部分透明的某些材料。

威斯康星大学麦迪逊分校的米哈伊尔·卡茨说:“我们可以测量从物体发出的热辐射的光谱,并使用复杂的算法来推断不仅在表面上,而且还可以在表面下数十到数百微米的温度。”电气和计算机工程教授。“至少在某些情况下,我们能够准确,准确地做到这一点。”

Kats,他的研究助理Yuzhe Xiao及其同事今年春季在ACS Photonics杂志中描述了该技术。

在该项目中,团队加热了一块熔融石英(一种玻璃),并使用分光计对其进行了分析。然后,他们使用Xiao先前开发的计算工具从样品的各个深度测量温度读数,在其中他计算了由多种材料组成的物体散发出的热辐射。向后工作,他们使用该算法确定最适合实验结果的温度梯度。

卡茨说,这种特殊的努力是概念的证明。在未来的工作中,他希望将该技术应用于更复杂的多层材料,并希望将机器学习技术应用于改进该过程。最终,Kats希望使用深度热成像技术来测量半导体器件,以洞察其工作时的温度分布。

这不是该技术的唯一潜在应用。这种类型的3-D温度曲线图还可用于测量和绘制高温气体和液体的云图。

“例如,我们预计与盐熔核反应堆相关,在这里您想了解整个体积中盐温度的变化,” Kats说。“您想做到这一点而不会粘在温度探针上,温度探针可能无法在700摄氏度下长时间存活。”

他还说,该技术可以帮助测量材料的热导率和光学性能,而无需安装温度探头。

Kats说:“这是一种完全遥不可及的非接触式测量材料热特性的方法,这是您以前无法做到的。”

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