Remote measurement of liquid water film thickness, temperature, and composition using near-infrared absorption

利用近红外吸收远程测量液态水膜厚度、温度和成分

基本信息

项目摘要

The rapid, non-contact in situ characterization of properties of aqueous films on surfaces such as film thickness, temperature, and concentration of dissolved substances, is a challenging task in many areas of engineering, biology, and medicine. Therefore, for such applications optical diagnostics is the method of choice. As a continuation of the project SCHU 1369/16-1, the present project builds on results obtained through application of a diode laser-based absorption sensor in the wavelength range between 1.3 and 1.5 µm, which allows the detection of local properties of aqueous films, such as film thickness, temperature, and the concentration of dissolved substances (salts, urea). The sensor, which so far has been operated in a transmission mode only which is less suitable for practical applications, will be upgraded for measurements in retro-reflection or backscattering geometry and used for dynamic measurements of the respective parameters. The measurement is based on measuring absorbance ratios at several wavelengths provided by the emission of selected diode lasers. To achieve higher sensitivity, the sensor will be equipped with a new diode laser at 1.9 µm where the absorbance of water is significantly larger. The characteristic quantities of aqueous films will be determined quasi-simultaneously and at millisecond temporal resolution. In addition to the parameters listed above, the sensor will also be tested for pH determination of the film. In order to keep the complexity of the sensor low, a time-division multiplexing technique will be applied. Furthermore, the suitability of the sensor when using near-infrared LEDs as a low-cost alternative to diode lasers will be investigated. A second important goal is the expansion of the diagnostics scheme from point measurements towards two-dimensional imaging. An NIR camera with high repetition rate allows to sequentially measure the transmission on the respective wavelengths and thus determine the film properties in a two-dimensional manner. The achievable precision and accuracies of measured film parameters will be quantified using Bayesian inference methods.
在工程、生物学和医学的许多领域中,快速、非接触地原位表征表面上的水性膜的性质,例如膜厚度、温度和溶解物质的浓度,是一项具有挑战性的任务。因此,对于此类应用,光学诊断是首选方法。作为项目SCHU 1369/16-1的延续,本项目建立在通过应用波长范围在1.3和1.5 µm之间的二极管激光吸收传感器获得的结果的基础上,该传感器允许检测水膜的局部特性,例如膜厚度,温度和溶解物质(盐,尿素)的浓度。该传感器迄今为止仅以不太适合实际应用的透射模式工作,将进行升级,以进行逆向反射或反向散射几何测量,并用于动态测量相应参数。该测量基于测量由所选二极管激光器的发射提供的几个波长处的吸光度比。为了实现更高的灵敏度,传感器将配备一个新的1.9 µm二极管激光器,水的吸收率明显更大。水膜的特征量将被确定准同时和毫秒的时间分辨率。除上述参数外,还将对传感器进行薄膜pH值测定试验。为了保持传感器的复杂性低,时分复用技术将被应用。此外,当使用近红外LED作为二极管激光器的低成本替代品时,传感器的适用性将被研究。第二个重要的目标是扩展的诊断方案从点测量到二维成像。具有高重复率的NIR相机允许顺序地测量各个波长上的透射率,从而以二维方式确定膜的性质。将使用贝叶斯推断方法量化测量薄膜参数的可实现精密度和准确度。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
NIR sensor for aqueous urea solution film thickness and concentration measurement using a broadband light source.
使用宽带光源测量尿素水溶液膜厚和浓度的近红外传感器
  • DOI:
    10.1364/ao.58.004546
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    M. Lubnow;T. Dreier;C. Schulz
  • 通讯作者:
    C. Schulz
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Christof Schulz其他文献

Professor Dr. Christof Schulz的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Christof Schulz', 18)}}的其他基金

Influence of hydrogen and oxygen on the initial steps of soot formation
氢和氧对烟灰形成初始阶段的影响
  • 批准号:
    275255277
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Investigation of photophysical processes as the basis for quantitative imaging of gas-phase mixing processes with tracer LIF
研究光物理过程作为示踪 LIF 气相混合过程定量成像的基础
  • 批准号:
    281747438
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Laser-based diagnostics for the in situ characterization of non-soot nanoparticles
基于激光的非烟灰纳米颗粒原位表征诊断
  • 批准号:
    222540104
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Investigation of the chemical kinetics of incomplete oxidation processes in shock tubes
激波管中不完全氧化过程的化学动力学研究
  • 批准号:
    239921643
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units
Minimal-invasive faserbasierte Sensoren für die Laser-induzierte Fluoreszenzdiagnostik
用于激光诱导荧光诊断的微创光纤传感器
  • 批准号:
    211969113
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Combined particle- and time-of-flight mass spectrometry in flame-based nanoparticle synthesis
基于火焰的纳米颗粒合成中的组合颗粒和飞行时间质谱分析
  • 批准号:
    212588814
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Measurements of engine gas temperature, velocities and early flame propagation
发动机气体温度、速度和早期火焰传播的测量
  • 批准号:
    129842743
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Role of hydrogen in the formation of condensed carbon nanoparticles from gas-phase reactions
氢在气相反应形成凝聚碳纳米颗粒中的作用
  • 批准号:
    59615018
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Untersuchungen der Kinetik von Schlüsselreaktionen der Chemilumineszenz in Stoßwellenrohrexperimenten
冲击波管实验中关键化学发光反应的动力学研究
  • 批准号:
    28156462
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Prekusor-Zerfall und Partikelbildung: Kinetik, Synthese und Analyse
前体衰变和粒子形成:动力学、合成和分析
  • 批准号:
    23181110
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

Development of a Linear Stochastic Model for Wind Field Reconstruction from Limited Measurement Data
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    40 万元
  • 项目类别:
基于太赫兹光谱近场成像技术的应力场测量方法
  • 批准号:
    11572217
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    120.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
阵风场中非定常大气湍流对沙粒跃移运动的影响
  • 批准号:
    11102153
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
城镇居民亚健康状态的评价方法学及健康管理模式研究
  • 批准号:
    81172775
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    14.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
个性化近场头相关传输函数的测量与快速定制
  • 批准号:
    11104082
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于电子显微镜的一维纳米材料力电学的原位测量系统
  • 批准号:
    50801009
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
“合金标准”下测量误差校正模型及其在体育运动数据中的应用
  • 批准号:
    10801133
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    17.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于电阻层析成象和电磁流量计融合的两相流检测研究
  • 批准号:
    60772044
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    8.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于网络测量的覆盖网络构建算法研究与应用
  • 批准号:
    60672066
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Executive functions in urban Hispanic/Latino youth: exposure to mixture of arsenic and pesticides during childhood
城市西班牙裔/拉丁裔青年的执行功能:童年时期接触砷和农药的混合物
  • 批准号:
    10751106
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Monitoring Immunotherapy Response via Gene Silencing Landscapes in Cell-Free DNA
通过游离 DNA 中的基因沉默景观监测免疫治疗反应
  • 批准号:
    10760450
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Catheter-injectable system for local drug delivery after myocardial infarct
用于心肌梗死后局部给药的导管注射系统
  • 批准号:
    10722614
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Peripherally-restricted non-addictive cannabinoids for cancer pain treatment
用于癌症疼痛治疗的外周限制性非成瘾大麻素
  • 批准号:
    10726405
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Multiplexed Sensing and Control of Neuromodulators and Peptides in the Awake Brain
清醒大脑中神经调节剂和肽的多重传感和控制
  • 批准号:
    10731789
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Dissemination and implementation of DIGEST™ as an evidence-based measurement tool for dysphagia in cancer
传播和实施 DIGEST™ 作为癌症吞咽困难的循证测量工具
  • 批准号:
    10584824
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Bilingualism as a protective factor of ADRD in American Indian adults: the Strong Heart Study
双语是美洲印第安人成人 ADRD 的保护因素:强心脏研究
  • 批准号:
    10582307
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Smart Cuff: Multi-Parameter Hemodynamic Monitoring via a Single Convenient Device
智能袖带:通过单个便捷设备进行多参数血流动力学监测
  • 批准号:
    10583061
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Glomerular and Tubular Function in the Recovering Kidney
肾脏恢复中的肾小球和肾小管功能
  • 批准号:
    10587898
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Differentiating the biological effects of vaping from smoking by analyzing the methylome and transcriptome
通过分析甲基化组和转录组区分电子烟和吸烟的生物学效应
  • 批准号:
    10588059
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了