2017-11-01
396
В ходе работ по организации систем диагностики распределения температуры на поверхности обращенных к плазме материалов был проведен ряд экспериментов, целью которых было подтверждение пригодности описанных в Главе 3 приборов для выполнения поставленных перед ними задач.
Тепловизор на базе Nikon 1 J1 исследовался на калибровочном стенде на предмет подбора настройки баланса белого, обеспечивающего наибольший динамический диапазон измерений за счёт наибольшей разницы в чувствительности цветовых каналов. По результатам исследования было установлено, что из стандартных настроек наилучший результат даёт настройка «Прямой солнечный свет». Именно она использовалась в дальнейшем во всех работах. Аналогичное исследование тепловизора на базе Canon EOS M такой же результат.
|
Тепловизор на базе Nikon 1 J1 кроме того тестировался на установке-имитаторе пристеночной плазмы токамака в Казахстане. В ходе эксперимента прибор осуществлял съёмку с частотой 1200 кадров в секунду мишени, облучаемой электронным пучком, движущимся по поверхности мишени по эллиптической траектории, совершая 50 оборотов в секунду. Тест показал способность прибора фиксировать изменения температуры, происходящие за время порядка единиц миллисекунды, позволяя в деталях изучить движение электронного пучка по поверхности. Температура мишени вдоль траектории движения пучка составляла от 540 до 600 °C в наиболее остывших и максимально нагретых областях соответственно. На рисунке 8 можно увидеть последовательность из 12-ти кадров, демонстрирующую эволюцию|
|
|
Тепловизоры Fluke Ti400 и созданный на базе Canon EOS M исследовались на кафедральной установке плазменного азотирования на предмет их годности в качестве приборов контроля распределения температуры по поверхности обрабатываемых деталей.
В процессе этой работы использовались массивные металлические детали, для которых следует ожидать максимально однородного распределения температуры по поверхности, с заделанной в специальное углубление термопарой, позволяющей контролировать истинную температуру детали независимым методом.
Основная цель работы состояла в проверке точности работы приборов и возможности их работы одновременно с горением разряда. Измерения осуществлялись через сетчатый электрод и окно из селенида цинка.
Первые же опыты показали невозможность правильной работы прибора на базе цифрового фотоаппарата одновременно с горением разряда. Свечение плазмы в рабочем диапазоне длин волн оказалось сопоставимым с излучением от поверхности детали. В дальнейшем все измерения этим прибором производились во время краткосрочного отключения разряда.
|
|
|
Аналогично первые же опыты показали полную нечувствительность тепловизора Fluke Ti400 к излучению плазмы. Однако они же показали невозможность правильной работы прибора через сетчатый электрод вследствие малой глубины резко изображаемого пространства. В случае фокусировки на сетчатом электроде изображение детали за ним оказывается недопустимо размытым. В случае фокусировки на детали, размытое изображение сетки формирует поверх изображения детали волнистую структуру, исключающую возможность достоверного измерения температуры. В дальнейшем для измерений в электроде проделывалось отверстие примерно сантиметрового размера, что, как оказалось, не оказывает заметного влияния на разряд.
Тепловизор на основе модифицированного Canon EOS M показал принципиальную возможность работы через сетчатый электрод, однако при этом происходит существенное снижение пространственного разрешения.
Примеры изображений одного и того же объекта, полученных с тепловизора Fluke Ti400 и тепловизора на основе Canon EOS M, можно увидеть на рисунках 9-11.
Однако основным результатом проделанной экспериментальной работы было установление факта многократного изменения коэффициента излучения в процессе азотирования образца.
Коэффициент излучения определялся в диапазоне чувствительности тепловизора Fluke Ti400 (7,5-14 мкм) посредством настройки установленного в его меню коэффициента до тех по, пока показания прибора не совпадут с показаниями термопары. Максимальный сдвиг коэффициента излучения, зафиксированный в наших экспериментах, составил 2,6 раза: от 0,12 до 0,31. Типичным было изменение в два раза (от 0,14 до 0,28).
