1D-lämpötilajakauman mittaaminen valokuidulla HIPE-koelaitteiston vesisäiliössä
Kinnunen, Santeri (2020)
Kandidaatintyö
2020
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020060942404
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020060942404
Tiivistelmä
Tässä työssä valokuidulla mitataan 1D-lämpötilajakaumaa sekä kerrotaan mihin valokuitumittaustapa perustuu ja kuinka se toimii. Työssä tehdään kokeellisia jatkomittauksia Joonas Telkän LUT-yliopiston ydintekniikan laboratoriossa tekemille PASI-valokuitumittauksille. Työn mittausten tavoitteena on tutkia, kuinka tarkasti valokuidulla voidaan mitata lämpötilaa verrattuna termoelementteihin. Työssä määritetään myös kokeellisesti, kuinka teräskapillaariputkeen asetetun valokuidun mutkat vaikuttavat mittaustarkkuuteen, kun valokuitu ei pääse laajenemaan vapaasti.
Tässä työssä LUT-yliopiston ydintekniikan laboratoriossa HIPE-koelaitteistossa tehtyjen kokeiden mittaustulokset antoivat paljon toisistaan poikkeavia tuloksia, riippuen valokuidun asennosta. Valokuitujen mittaamat lämpötilat vaihtelevat riippuen siitä, kuinka syvällä vedessä ne ovat, vaikka referenssimittauksena käytetyt termoelementit mittasivat tasaista lämpötilaa. Valokuidun taittaminen mutkille ei antanut nähtävillä olevaa tulosta siitä, että se vaikuttaisi lämpötilamittaukseen. Kuitenkin mittauksiin tulee virhettä eri tekijöistä, kuten valokuidun tärinästä. Valokuitumittauksen tarkkuus mittausten perusteella näyttää olevan noin kolmen asteen luokkaa, mutta valokuitumittaus eroaa termoelementtimittauksista jopa enemmän. Vaikuttaisi siltä, ettei valokuidulla pysty mittaamaan lämpötilaa yhtä tarkasti kuin esimerkiksi termoelementeillä.
Työssä pyritään antamaan lähtökohta siihen, miten valokuidulla kannattaa mitata lämpötilaa ja millaisiin mittausvirheisiin tulee varautua. Valokuitumittausta voisi testata tulevaisuudessa esimerkiksi säiliössä, jonka lämpötilaa nostetaan ja samalla mitataan lämpötilaa suoralla valokuidulla ja termoelementeillä, kuten aiemmissa PASImittauksissa. Tällöin voitaisiin saada lisää tietoa siitä, miksi PASI-mittauksissa tulokset vaihtelivat niin suuresti.
Tässä työssä LUT-yliopiston ydintekniikan laboratoriossa HIPE-koelaitteistossa tehtyjen kokeiden mittaustulokset antoivat paljon toisistaan poikkeavia tuloksia, riippuen valokuidun asennosta. Valokuitujen mittaamat lämpötilat vaihtelevat riippuen siitä, kuinka syvällä vedessä ne ovat, vaikka referenssimittauksena käytetyt termoelementit mittasivat tasaista lämpötilaa. Valokuidun taittaminen mutkille ei antanut nähtävillä olevaa tulosta siitä, että se vaikuttaisi lämpötilamittaukseen. Kuitenkin mittauksiin tulee virhettä eri tekijöistä, kuten valokuidun tärinästä. Valokuitumittauksen tarkkuus mittausten perusteella näyttää olevan noin kolmen asteen luokkaa, mutta valokuitumittaus eroaa termoelementtimittauksista jopa enemmän. Vaikuttaisi siltä, ettei valokuidulla pysty mittaamaan lämpötilaa yhtä tarkasti kuin esimerkiksi termoelementeillä.
Työssä pyritään antamaan lähtökohta siihen, miten valokuidulla kannattaa mitata lämpötilaa ja millaisiin mittausvirheisiin tulee varautua. Valokuitumittausta voisi testata tulevaisuudessa esimerkiksi säiliössä, jonka lämpötilaa nostetaan ja samalla mitataan lämpötilaa suoralla valokuidulla ja termoelementeillä, kuten aiemmissa PASImittauksissa. Tällöin voitaisiin saada lisää tietoa siitä, miksi PASI-mittauksissa tulokset vaihtelivat niin suuresti.