Interferometrie
3 februari 2004 | 10.30 uur
hr. J.L.M. Nijholt | natuurkundig ingenieur.
Promotor | Prof.dr.ir. P.G. Bakker (fac LR)
A real time Michelson interferometer for quantitative refractive index
profile measurements
Bij de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de Technische
Universiteit Delft (vakgroep Aerodynamica) is een real-time interferometer
ontwikkeld voor het kwantitatief meten van instationaire tweedimensionale
brekingsindexprofielen. De interferometer is algemeen toepasbaar voor het
meten van dichtheden in transparante media, bijvoorbeeld ten behoeve van
onderzoek naar warmtetransport, mixing van vloeistoffen en diffusie. Het
toekomstige doel is het meten van de dichtheid in compressibele stromingen
rond modellen in een windtunnel, bijvoorbeeld van een vliegtuigvleugel.
Een interferometer meet de verstoring van het golffront van een
geëxpandeerde laserbundel als gevolg van een passage door een
brekingsindexprofiel. Hierdoor heeft interferometrie een aantal voordelen
t.o.v. andere gangbare technieken om luchtstromingen te meten (Pitot buizen,
hot wires, Particle Image Velocimetry): de stroming wordt niet verstoord
door het meetinstrument, er hoeven geen deeltjes (rook) te worden toegevoegd
aan de stroming en het geeft een totaalbeeld over een heel meetoppervlak.
De real time interferometer is een fasegestapte Michelson interferometer met
drie kanalen. Fasegestapte interferometrie is robuust en geschikt voor het
meten rond modellen in windtunnels. Door de aanwezigheid van drie kanalen
kunnen alle benodigde interferogrammen om de brekingsindex te berekenen
simultaan worden opgeslagen. Hierdoor is het mogelijk geworden instationaire
brekingsindexprofielen te meten als functie van de tijd. De tijdresolutie
van de huidige laboratoriumopstelling is 25Hz (video rate), de
integratietijd is 10-4s. Het meetoppervlak is ongeveer 14 x 10.5mm maar kan
eenvoudig worden vergroot. De rms meetfout is afhankelijk van de
configuratie van de brekingsindex. Onder de aanname dat het medium lokaal
lineair is gestratificeerd zal de meetfout van de orde 5% van 2p rad zijn
bij aanwezigheid van een kleine gradiënt in de brekingsindex en van de orde
12% van 2p rad bij aanwezigheid van een grotere gradiënt (maximaal 78
fringes).
Voor verder lezen:
* Design of a Michelson interferometer for quantitative refraction
index profile measurements by J.L.M Nijholt, 1998
* Envisat - MIPAS : the Michelson Interferometer for Passive
Atmospheric Sounding; an instrument for atmospheric chemistry and climate
research ed. by R.A. Harris, 2000
Voor informatie:
Sanden, M.C.A. van der M.C.A.vanderSanden@tudelft.nl
Technische Universiteit Delft