Оптико-электронный комплекс дистанционной идентификации строительного материала

• Автор: Беляева, Мария Александровна
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, У СЛОВІ 1ЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛА

С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

1.1 Интеллектуальные лазерные системы

1.2 Дистанционная идентификация материала по времени разгорания факела

2 АНАЛИЗ МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАІІИЯ ПЛАЗМЕННОГО ФАКЕЛА

3 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РАЗРАБОТАННОЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ

3.1 Обобщеннаяструктурная схема спектрального прибора

3.2 Характеристики спектрального прибора

3.3 Ширина спектральных линий
3.4 Самопоглощение и самообращение
3.5 Физико-химические процессы, происходящие в источниках возбуждения спектров
3.6 Условия проведениякачественного эмиссионного анализа
4 ОПТИКО - ЭЛЕКТРОННЫЙ КОМПЛЕКС ДИСТАНЦИОННОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ МАТЕРИАЛОВ И ЕГО ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
4.1 Состав и структура комплекса для проведения дистанционной идентификации строительного материала
4.2 Комплекс технических средств-для проведения спектрального анализа
4.3 Идентификация типа строительного материала при использовании импульсного твердотельного УАС:Ис13+ лазера
4.4 Идентификация типа строительного материала при-использовании волоконного иттербиевого лазера
4.5 Определение типа материала в процессе его лазерной обработки
5 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ИДЕНТИФИКАЦИИ ТИПА СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА
5.1 Математический аппарат анализа и сравнения спектрограмм
5.Г. 1 Математическое описание критерия "наличие характерных максимумов (минимумов) интенсивности"
5.1.2 Математическое описание критерия "интегральное значение интенсивности"
5.1.3 Математическое описание критерия "отношение интегральных значений интенсивности в определенной паре спектральных диапазонов"
5.1.4 Математическое описание критерия "характер поведения спектрограммы"
5.1.5 Математическое описание критерия ."профиль спектрограммы"
5.2 Интерфейс программного обеспечения (ПО) '
5.2.1 ЗакладкаТЗаполнение эталонной базы"
5.2.2 Закладка "Просмотр и редактирование эталонной базы"
5.2.3 Закладка "Критерии идентификации"
5.2.4 Закладка "Алгоритм идентификации"
5.2.5 Закладка "Идентификация материала"
5.2.6 Закладка "Просмотр отчета"
5.3 Использование программы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ блок анализа-управления процессом лазерного испарения биотканей
блок разделения пучков персональный компьютер программное обеспечение оптический блок диагностики строительный материал

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. С момента создания первых лазеров широкое распространение получила лазерная обработка различного рода материалов как органического, так и неорганического происхождения. Мощное лазерное излучение нашло свое применение в различных областях науки и техники (резка, сверление, сварка, маркировка материалов, бурение и др). Зачастую для этих задач используются высокомощные лазерные установки совместно с волоконно-оптическим трактом передачи излучения. При этом лазерное излучение по оптическому волокну передается к труднодоступным местам на большие расстояния. В ходе работы может возникнуть необходимость в получении информации о материале, обрабатываемом лазерным излучением в текущий момент времени, поскольку от нее может зависеть как оптимизация режимов воздействия на различные материалы, так и результат проводимой операции. Данное обстоятельство определяет актуальность разработки вспомогательного оптоэлектронного оборудования, обеспечивающего дистанционное определение типа материала, обрабатываемого мощным лазерным излучением. Также целесообразной является автоматизация процесса идентификации типа материала, которая может быть основана, к примеру, на разработке соответствующего программного обеспечения, анализирующего информацию о факеле, образуемом в зоне обработки. Автоматизация может способствовать как сокращению времени проведения анализа, так и снижению требований к квалификации оператора.
Цель работы. Цель диссертационной работы состоит в разработке способа и оптико-электронного комплекса дистанционной идентификации материалов, подвергающихся воздействию мощного лазерного излучения.
Задачи, требующие проведения диссертационных исследований:
- анализ существующих методов и средств технической диагностики плазменного факела;
- определение возможности трансляции информации о факеле по каналу его возбуждения (по принципу обратной связи);

ется тепло, соответствующее величине теплоемкости. Материал за тепловым фронтом х > х(Х) в это время остается ненагретым. По мере поступления тепла от расположенного на поверхности х=0 источника тепловой фронт через некоторое время достигает задней границы образца и тепло начинает выходить из образца через его границу. Когда температура на задней границе образца возрастает до значения, удовлетворяющего уравнению теплопроводности, наступает равновесие, означающее равенство тепловых потоков на входной и выходной границах образца и установление постоянного перепада температуры между ними. Описанный процесс происходит во всех материалах.
Размеры зоны теплового воздействия определяются на поверхности материала размером пятна фокусировки, а по оси действия - теплопроводностью материала. Эти размеры могут управляться интенсивностью и длительностью импульса излучения.
Порог разрушения некоторых строительных материалов под действием лазерного излучения
В процессе работы была проведена предварительная оценка минимального значения мощности лазерного излучения, необходимого для разрушения материала (Рразр), которое характеризует процесс образования отверстия в приближении, что вся энергия лазерного излучения расходуется исключительно на плавление и испарение обрабатываемого материала (его разрушение).
Величину можно рассчитать по формуле:
Рра,1=Ст(Т„-Т0) +Апт+Ст (Ти- Т,) +гит, (5)
где т - масса; Хп - удельная теплота плавления; ги - удельная теплота парообразования; С - удельная теплоемкость; Тп - температура плавления; Ти - температура испарения; Т0 - начальная температура; t - время воздействия излучения.
Из выражения 1 можно определить минимальную плотность энергии, необходимую для разрушения материалов:
Ч = рхЫ[СП„-Т0) + Лп+ги], (6)