Phosphor-Thermometrie zur Bestimmung von Oberflächentemperaturen in Verbrennungsmotoren:
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Aachen
Shaker
2013
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 MOTIVATION 1
1.2 S T A N D DER MESSTECHNIK 2
1.2.1 OBERFLAECHENTHERMOMETRIE 2
1.2.2 PHOSPHOR-THERMORNETRIE 3
1.3 ZIELSETZUNG U N D AUFBAU DER ARBEIT 4
2 P H O S P H O R - T H E R M O M E T R I E 5
2.1 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 5
2.1.1 THERMOGRAPHISCHE PHOSPHORE 5
2.1.2 QUANTENMECHANIK U N D ORBITALNIODELL 6
2.1.3 KONFIGURATIONSKOORDINATEN-MODELL 6
2.1.4 ABSORPTION 8
2.1.5 RELAXATION 9
2.1.6 ABWEICHUNGEN VOM IDEALEN MODELL 12
2.2 MESSMETHODEN 16
2.2.1 ZEITAUFLOESENDE MESSRNETHODEN 16
2.2.2 ZEITINTEGRIERENDE MESSMETHODEN 18
2.2.3 AUSWAHL DER MESSMETHODE 20
2.3 PRAKTISCHE UMSETZUNG 20
2.3.1 BESCHICHTUNGSMETHODEN 21
2.3.2 VERSUCHSAUFBAU ZUR CHARAKTERISIERUNG THERMOGRAPHISCHER PHOSPHORE
25 2.3.3 DATENAUSWERTUNG 29
2.4 FEHLERBETRACHTUNG 29
2.4.1 PRAEZISION 30
2.4.2 AKKURATHEIT 30
3 B E S T I M M U N G DER ABKLINGZEIT 3 3
3.1 MONOEXPONENTIELLE BETRACHTUNGSWEISE 33
3.1.1 METHODEN ZUR BESTIMMUNG DER ABKLINGZEIT 34
3.1.2 BESTIMMUNG DER ZEITLICHEN GRENZEN 41
3.1.3 BESTIMMUNG DES HIUTERGRUNDSIGNALS B 42
3.1.4 VERGLEICH U N D BEWERTUNG 43
3.2 MULTIEXPONENTIELLE BETRACHTUNGSWEISE 52
3.2.1 SPEKTRALE METHODEN ZUR DEKOMPOSITION MULTIEXPONENTIELLER AB
KLINGVORGAENGE 53
3.2.2 VERGLEICH U N D BEWERTUNG 54
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IMAGE 2
4 VORUNTERSUCHUNGEN 5 7
4.1 VERGLEICH DER MESSMETHODEN 57
4.1.1 VERSUCHSAUFBAU -58
4.1.2 AUSWERTUNG 59
4.1.3 ERGEBNISSE U N D DISKUSSION 60
4.1.4 FAZIT 65
4.2 THERMOGRAPHISCHE PHOSPHORE FUER DIE INNERMOTORISCHE ANWENDUNG 66
4.2.1 ZWEIDIMENSIONALE PHOSPHOR-THERMOMETRIE 67
4.2.2 PHOSPHOR-THERMOMETRIE M I T HOHEN REPETITIONSRATEN 70
4.2.3 UEBERSICHT U N D ZUORDNUNG DER VERWENDETEN MATERIALIEN 72
4.3 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN INTENSITAET UND ABKLINGZEIT 73
4.3.1 VARIATION DER DETEKTIONSINTENSITAET 73
4.3.2 EINFLUSS DER ANREGUNGSENERGIE 76
4.4 UNTERSUCHUNGEN ZUR BESCHICHTUNG 79
4.4.1 BINDEMITTEL 81
4.4.2 EINFLUSS VON OEL, KRAFTSTOFF UND R U SS 82
5 PHOSPHOR-THERMOMETRIE IN VERBRENNUNGSMOTOREN 8 7
*5.1 ZWEIDIMENSIONALE MESSUNGEN A M AUSLASSVENTIL 88
5.1.1 VERSUCHSAUFBAU 88
5.1.2 AUSWERTUNG 90
5.1.3 ERGEBNISSE U N D DISKUSSION 90
*5.2 PHOSPHOR-THERMOMETRIE M I T HOHEN REPETIERRATEN -
MACHBARKEITSNACHWEIS . 95 5.2.1 VERSUCHSAUFBAU 95
5.2.2 AUSWERTUNG 97
5.2.3 ERGEBNISSE U N D DISKUSSION 97
*5.3 ZEITLICH HOCHAUFLOESENDE MESSUNGEN A M ZYLINDERKOPF 100
*5.3.1 VERSUCHSAUFBAU 101
5.3.2 AUSWERTUNG 101
5.3.3 CHARAKTERISIERUNG DES VERWENDETEN PHOSPHORMATERIALS 102
5.3.4 ERGEBNISSE U N D DISKUSSION 104
5.4 ZWEIDIMENSIONALE MINIMALINVASIVE MESSUNGEN UNTER VERWENDUNG EINES
BO- ROSKOPS 109
5.4.1 CHARAKTERISIERUNG DES BOROSKOPS 109
5.4.2 VERSUCHSAUFBAU 112
5.4.3 AUSWERTUNG 114
5.4.4 ERGEBNISSE U N D DISKUSSION 115
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 121
A D O K U M E N T A T I O N DES BOROSKOPS 125
LITERATURVERZEICHNIS 126
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