Фазово-растровый метод контроля физико-механических характеристик изделий из силикатов

• Автор: Махов, Владимир Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 180 с. : ил.

Оглавление
Введение.

1. Анализ современного состояния методов и средств контроля изделий из силикатов.

1.1. Основы формирования порошково-обжиговых покрытий.

1.2. Анализ методов расчета физических свойств силикатных материалов.

1.3. Анализ используемых методов контроля силикатных материалов.

1.4. Возможности оптических методов контроля для изделий

из силикатов.

1.5. Постановка задач исследования.

2. Теоретическое обоснование фазово-растрового метода контроля.

2.1. Предпосылки для создания фазово-растрового метода контроля.
2.2. Математическая модель фазово-растрового метода контроля.
2.3. Принципы построения измерительных схем фазоворастрового метода контроля.
2.4. Определения физических свойств композиционных материалов, не являющихся коэффициентом обобщенной проводимости.
2.5. Выводы.
3. Разработка устройств фазово-растрового метода контроля.
3.1. Обоснование общей структурной схемы фазово-растрового контроля.
3.2. Основные узлы устройств фазово-растрового контроля.
3.2.1. Фазово-растровые модуляторы.
3.2.2. Интерферометр сдвига.
3.2.3. Двухчастотный гелий-неоновый лазер.
3.3. Фазово-растровый дилатометр.
3.4. Устройство для фазово-растрового контроля оптических капилляров.
3.5. Устройства для контроля прочностных свойств покрытий из силикатных материалов.
3.6. Выводы.
4. Методика контроля изделий из силикатов.
4.1. Особенности методики фазово-растрового контроля.
4.2. Анализ погрешностей фазово-растрового метода контроля.

4.3. Методика настройки оптических схем фазово-растрового контроля.
4.4. Методика контроля формирование высоко температурных покрытий.
4.5. Экспериментальное сравнение телевизионного и фазово-растрового метода контроля формирования силикатных покрытий.
4.6. Методика контроля оптических капилляров.
4.7. Методика контроля механико-прочностных свойств покрытий.
4.8. Автоматизация фазового измерения фазово-растрового метода.
4.9. Методика расчета комплекса свойств силикатных материалов с различной гетерогенной структурой.
4.10. Технико-экономическая эффективность фазово-растрового метода контроля.
4.11. Перспективы развития и области применения фазоворастрового метода при контроле других материалов и изделий.
5. Основные результаты работы.
6. Литература.
Приложение 1. Принятые сокращения и обозначения.

Введение.
Силикатные материалы используются достаточно широко и с очень давних времен [1], что определяется широким спектром их полезных физико-химических свойств [2,3], в некоторых случаях совершенно уникальных. С другой стороны сырье для производства силикатных материалов является весьма доступным, а его запасы в природе практически неограниченны [4]. Совершенно очевидно, что в целом ряде случаев без силикатных материалов человек не может обойтись. В других случаях -на основе материалов из силикатных материалов удается получать совершенно новые виды уникальных по своим свойствам высокоточные изделия, например микроканальные пластины, пористые стекла, причем их себестоимость является весьма низкой и определяется только технологией их производства, которая также является достаточно простой. Известно, что достаточно часто экономически целесообразно использование силикатных материалов в виде покрытий (слоистая композиция) на некоторые другие конструкционные материалы, что позволяет получить изделия на известных материалах, например нержавеющая сталь, с требуемыми дополнительными свойствами (например, изоляционными). Это в свою очередь позволяет сочетать в одном изделии дополнительно целый ряд различных физико-механических свойств.
Все эти материалы все более используются во многих современных отраслях машиностроении, приборостроении и микроэлектроники, являющихся частью высокие технологии, и обладают в первую очередь самой высокой экономической эффективностью.
В основе получения силикатных материалов и изделий на их основе, состоящих изначально из композиции стеклообразующих окислов [5], лежат высокотемпературные технологические процессы, которые формируют достаточно сложную внутреннюю структуру самого материалов, в том числе микро неоднородную [6] и их конечные физические свойства в конечном итоге. В большинстве случаев, исходя из экономических соображений, формирование химической структуры и геометрической формы конечного изделия производят в едином технологическом процессе без последующей механической или иной обработки. Это также относится к получению силикатным покрытиям. Использование дополнительной механической обработки оправдано только для высокоточных оптических изделий, например деталей оптических приборов, так как неизбежно приводит к удорожанию изделия по отношению к стоимости исходного сырья.
Хотя история развития человеческого общества тесно переплетена с использованием силикатов, научный подход к изучению этих соединений сформировался относительно поздно - в конце XVIII - начале XIX столетия вместе со становлением химической науки [7]. Это связано со
не. Для этой цели используют механические устройства, основанные на допплер-эффекте (сканирование зеркала, перемещение дифракционной решетки или оптических клиньев); на вращении плоскости поляризации оптически анизотропными элементами [40], в том числе электронным способом в оптически активных кристаллах [63]. Сдвиг оптической частоты в пучке из двух лучей можно осуществить также осевым магнитным полем (эффект Зеемана) в трубке газового лазера с неселективным к поляризации резонатором [64] в трубке Не-Ие лазера, например, промышленно выпускаемая типа ИЛГН201-203.
Применение электронно-фазовых методов не ограничивается интерферометрией, динамической суперпозицией растровых или периодических структур. Они широко используются для координатных измерений локализованных сигналов [65], для анализа структур изображений [66], а также в различных модификациях в других средствах контроля, в том числе дилатометрии [31].
Другим важным аспектом использования оптических методов контроля является вопрос автоматизации процесса контроля, который непосредственно связан с преобразованием оптической структуры в электрический сигнал, который может быть обработан с целью определения интересующих параметров объекта. В настоящее время успехи физики и технологии полупроводников, позволяющие получать элементы полупроводниковой структуры по технологии 0,13/0,07 мкм. делают все более перспективным использование десять лет назад появившиеся твердотельных матричные преобразователи свет-сигнал [67] , в том числе на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) (рис. 10). Со временем технология ПЗС совершенствовалась, что привело к удешевлению и росту их технических характеристик. На лицо также явные преимущества данного вида приборов регистрации пространственного распределения освещенности: жесткий растр, линейность характеристики, отсутствие инерционности и отсутствие эффекта выжигания.
По сравнению с твердотельными приборами с координатной адресацией (КА), ПЗС сильно выигрывают в однородности сигнала, так как все зарядовые пакеты детектируются одним усилителем (вспомним, что в приборах с КА каждый столбец имеет свой усилитель - со своим коэффициентом усиления). Помимо одинакового для всех зарядовых пакетов коэффициента преобразования заряд-напряжение, усилитель ПЗС характеризуется и значительно меньшим по сравнению с матрицей КА шу-