112
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
В качестве тестового образца был выбран лист коррозионно-
стойкой стали толщиной 400 мкм как наиболее простой случай слоя.
На рис. 4 приведена фазочастотная характеристика теплового импе-
данса выбранного образца.
Рис. 4. Фазочастотная характеристика теплового импеданса листа кор-
розионно-стойкой стали толщиной 400 мкм
Чтобы подтвердить независимость тепловой диагностики от ре-
жима нагрева листа были выполнены две серии измерений при
средних мощностях лазера 5 и 10 Вт. В диапазоне значений частот
1…10
кГц фаза соответствует значению однородного тела (– 45°) для
двух мощностей. Значения частоты более 10 кГц являются некор-
ректными ввиду искажения формы лазерного импульса. Отклонение
фазы от значения – 45°, отличное от отклонения для однородного те-
ла, при частоте нагрева менее 100 Гц соответствует проявлению об-
ратной стороны слоя (подложки), которое возникает на различных
частотах в зависимости от толщины.
Согласно результатам параметрического анализа (см. рис. 3), можно
вычислить коэффициент
(
)
0,5
3
c
.
f
β
π
=
Для рассматриваемого случая
(
см. рис. 4)
3
0,177.
β
=
Определение параметра позволяет выполнить первую часть алго-
ритма расчета значения абсолютной толщины однородного слоя, а
именно в режиме одномерного теплового потока, вызываемого нагре-
вом расфокусированным лучом. Для второй части алгоритма требует-
ся сфокусировать лазерное излучение и детектор теплового излучения
в пятно размером на порядок меньше толщины слоя, т. е. в несколько
десятков микрометров. Практически такая операция вполне реализу-