بخشی از مقاله
چکیده
اندازهگیری کمی میزان فشار وارد بر سطح در تونل باد یا در تست پرواز از دادههای بسیار مهم برای بررسی عملکرد آیرودینامیک در یک وسیلهی پروازی است. به عبارت دیگر دادههای اندازهگیری فشار برای بررسی نحوهی توزیع فشار بر روی سطح و و طراحی محصولات هوایی مانند هواپیماها و پهبادها است. اندازهگیری فشار سطح اطلاعات مهم و اساسی را برای بررسی پدیدههای جریان هوایی مثل شوک ، جدایی جریان رو سطح و انتقال لایه مرزی در اختیار طراحان قرار میدهد.
در گذشته اندازهگیری فشار توسط تپ فشار یا با ایجاد روزنه بر روی سطح مورد نظر و با متصل کردن یک سنسور فشار به آن صورت میگرفت اما دستگاه اندازهگیری فشار با استفاده از مواد لومیناسنس سطح طراحی شده از تکنولوژی متفاوتی برای اندازهگیری فشار سطح استفاده میکند.در این روش از مولکولهای لومیناسنس به عنوان حسگر استفاده میشود و از عامل تغییرات روشنایی سطح میتوان برای اندازهگیری میزان فشار وارد بر سطح استفاده کرد. از مزیت های این روش نسبت به تپ های فشار کاهش در وقت و هزینه ، امکان پیاده سازی بر روی سطوح بسیار نازک می باشد.
مقدمه
از تاریخ 1980 میلادی به بعد سنسورهای زیادی در زمینهی اندازهگیری فشار روی سطح گسترش یافتند که مکانزیم و یا نحوهی عملکرد آنها براساس استفاده از مواد لومیناسنس و انجام واکنش برگشت پذیر با اکسیژن بود.از مولکولهای مواد لومیناسنس عنوان حسگر یاد میشود. عدم نیاز به ایجاد تغییر در مدل و اندازهگیری با رزولوشن بسیار بالاتر و هزینهی بسیار پایینتر و همچنین کوتاه بودن زمان پیادهسازی از جملهی ویژگیهای این روش اندازهگیری فشار نسبت به روشهای معمول در صنعت هوایی کشور است. در اندازهگیری فشار سطح بدین روش صدها تپ فشار مورد نیاز خواهد بود و تولید و نصب شیوهی تپهای فشار امری وقتگیر و پرهزینه است و در نهایت میزان رزولوشن اندازهگیری را محدود خواهد کرد که نتیجهی آن از بین رفتن مقدار زیادی از دادههای نحوهی توزیع فشار روی آن سطح است.
روش تحقیق
در این بخش نحوه ی ساخت دستگاه اندازه گیری فشار با استفاده از مواد لومینافر بررسی خواهد شد و ویژگی های این دستگاه اندازه گیری فشار در مقایسه با روش تپ فشار برای اندازه گیری فشار سطح مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
پوشش دهی نمونه و خواص مطلوب رنگ
پوشش دهی در دستگاه اندازه گیری فشار با حلکردن یک مادهی لومینافر و یک پلیمر نگهدارنده در حلال و پوششدهی سطح یک مدل به وسیلهی محلول به دست آمده صورت میگیرد. پس از آنکه حلال تبخیر شد یک لایه نازک شامل مادهی لومینافر و پلیمر که به عنوان لایه ی نگه دارنده استفاده میشود. بر روی سطح باقی میماند. استفاده از هر کدام از مواد لومینافر و میزان تجمع این مواد بر روی سطح مدل میتواند خصوصیات این سیستم را تغییر دهد همچنین لایهی نگه دارنده مورد استفاده در تست نقش مهمی در نتایج تست دارد و میتواند بسیاری از خصوصیات تست مثل سرعت پاسخ دهی، میزان وابستگی به دما ، میزان وابستگی به رطوبت، میزان روشنایی مادهی لومینافر تحریک شده را تغییر دهد بنابراین انتخاب نگه دارنده پلیمری مناسب یا بایندر مناسب برای این تست بسیار اهمیت دارد.
پایداری مواد لومینافر
در تئوری پایداری تابشی مواد لومینافر نباید هنگام تششع تغییر کند اما معمولا میزان تابش لومیناسنس با گذشت زمان کاهش میابد دلیل آن هم وجود نا خالصیهای دیگری غیر از اکسیژن در هوا است. که با مواد لومینافر واکنش داده و قدرت نور دهی آنها را از بین میبرند. خصوصیات پلیمر موجود در لایهی نگهدارندهی مثل میزان نفوذپذیری اکسیژن و قابلیت حل نیز با گذشت زمان تغییر میکند.
پاسخ زمانی
میزان پاسخ زمانی به مقدار زیادی به میزان پخش پذیری اکسیژن در لایهی نگهدارنده مربوط میگردد. البته این مساله در صورتی صحیح است که پاسخ زمانی از زمان واکنش مولکولهای لومینافر کمتر باشد. سرعت بالای پاسخ دهی فقط در کاربردهای خاصی مورد نیاز است. به طور مثال زمانی که شرایط آزمایش برای یک لحظه پایدار باشد مانند تونلهای باد فراصوت. به این نکته هم باید توجه کرد که سرعت پاسخ دهی بالا همیشه یک مزیت به حساب نمی آید. دلیل این مساله هم این است که برای لومینافرهای با سرعت پاسخ دهی بالا میزان ضریب استرن-ولمر معمولا بسیار زیاد است و این مساله باعث کاهش میزان لومیناسنس تابشی و در نتیجه کاهش SNR میگردد. - WENG et al. 2004 -
حساسیت به دما
یک سیستم اندازهگیری فشار با استفاده از مواد لومیناسنس میبایست حساسیت بسیار کمی به دما داشته باشد. میزان حساسیت به دما از دو منبع ناشی میشود. وابستگی ذاتی مواد لومینافر به دما و وابستگی قابلیت پخش اکسیژن در لایهی نگهدارنده به دما که مورد دوم نقش اصلی را در وابستگی به دما بازی میکند.
پردازش تصویر
اولین مرحله در انجام عمل پردازش تصویر دریافت تصویر است. تصویری که توسط دوربین از سطح نمونه گرفته میشود دارای دو حالت آنلاین و آفلاین است. در حالت اول تصویر گرفته شده از نمونه به صورت مستقیم از سطح محفظه گرفته میشود و در هر لحظه به کامپیوتر منتقل میشود و مورد پردازش قرار میگیرد. در حالت دوم یعنی حالت آفلاین ابتدا تصویر سطح نمونه توسط دوربین ضبط میگردد و پس از آن در زمانی دیگر مورد پردازش و بررسی قرار میگیرد.
