52
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
Рис. 1. Схема метода ЛФА:
1
—
источник излучения;
2
—
приемник излучения;
3
—
кювета с образцом;
4
—
оптическая ось исходящего лазерного излучения;
5
—
оптическая ось отраженного
от поверхности лазерного излучения;
6
—
оптическая ось отраженного от дна кю-
веты лазерного излучения
Для построения оптической схемы контроля необходимо знать один
из основных оптических показателей — спектр поглощения оптическо-
го излучения материалом. Проведенные исследования на спектрофото-
метре Lambda 950 позволили определить длину волны, на которой тре-
буется осуществлять измерения. Для дизельных топлив — 650 нм.
В качестве лазерного источника с указанной длиной волны был
использован полупроводниковый лазер средней мощностью 20 мВт.
Кроме лазерного источника следует применять два приемника — для
отраженного и рассеянного света. Для отраженного света выбран фо-
тодиод с плоской площадкой BPW20RF, для рассеянного — фотоди-
оды SD5421-002, PIN. Выбор приемников излучения был основан на
нескольких основных параметрах: чувствительность; геометрические
размеры; стоимость. Чувствительность должна быть достаточной для
регистрации отраженного света от 100 мкВ, и рассеянного света — от
10
нВ. В последнем случае для снижения требований был использо-
ван PIN-фотодиод, расширяющий зону приема сигнала.
В качестве охлаждающего элемента выбран элемент Пельтье
ICE-71, обеспечивающий диапазон значений температуры –50…
…
+160 °С. Элементы Пельтье представляют собой оптимальные ис-
точники охлаждения, так как не только позволяют работать в задан-
ном диапазоне значений, не требуют вспомогательной жидкости, но
и имеют малые габариты.
В результате исследований установлены и обоснованы основные
параметры прибора, реализующего метод ЛФА: оптимальный угол
расположения источника излучения и приемника отраженного света
составляет 27°; оптимальная длина волны источника излучения —
650
нм. Перед началом исследования образца необходимо предвари-
тельно нагреть его до температуры 40 °С (для материалов, чья темпе-
ратура застывания ниже –15 °С); оптимальный диапазон значений