Устройство для измерения температуры поверхности в области воздействия лазерного излучения


 


Владельцы патента RU 2466363:

Чивель Юрий Александрович (BY)

Изобретение относится к области измерительной техники. Задачей изобретения является разработка устройства для измерения температуры поверхности в области воздействия лазерного излучения при сканировании поверхности с помощью гальваносканера с F-teta линзой. Устройство для измерения температуры поверхности в области воздействия лазерного излучения содержит гальваносканер с F-teta линзой и 2-канальный оптический пирометр с объективом. Устройство дополнительно содержит градиентное зеркало с центральной эллиптической областью 100% пропускания лазерного излучения и с широкополосным отражающим покрытием на периферии зеркала, располагающееся под углом 45° к оптической оси и оптически связанное с лазером и оптическим пирометром с объективом, причем пирометр регистрирует тепловое излучение поверхности в нескольких узких спектральных интервалах вблизи линии излучения лазера и в спектральной полосе отражения зеркал гальваносканера. 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении температуры поверхности в области лазерного воздействия.

Известно устройство [1], содержащее сканер и 2-канальный оптический пирометр с объективом. Данное устройство не обеспечивает измерение в системе сканирования с F-teta линзой.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является представленное в [2] устройство, содержащее гальваносканер с F-teta линзой и 2-канальный оптический пирометр с объективом,

Недостатком данного устройства является то, что дихроичными поворотными зеркалами возможно выделение области спектра излучения поверхности, посылаемого на пирометр, только в области слабого отражения зеркал гальваносканера и удаленной от волны излучения лазера, что приводит к ошибкам измерения вследствие сдвига изображения, формируемого F-teta линзой и объективом пирометра на входной диафрагме пирометра.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство для измерения температуры поверхности в области воздействия лазерного излучения, содержащее гальваносканер с F-teta линзой и оптический пирометр с объективом.

С помощью градиентного зеркала с центральной эллиптической областью 100% пропускания лазерного излучения, располагающегося под углом 45° к оптической оси, осуществляют ввод лазерного излучения в гальваносканер, а узкие спектральные полосы регистрации теплового излучения поверхности располагают в полосе отражения периферической области градиентного зеркала и в полосе отражения зеркал гальваносканера в непосредственной близости к длине волны излучения лазера.

Сущность заявляемого устройства поясняется чертежом, (фиг.1), где 1 - лазер, 2 - градиентное зеркало, 3 - гальваносканер, 4 - объектив, 5 - обрабатываемая поверхность, 6 - F-teta линза, 7 - отражающее покрытие, 8 - полевая диафрагма пирометра, 9 - световод, 10 - пирометр.

Устройство для измерения температуры поверхности работает следующим образом.

Излучение лазера 1 проходит через эллиптическое отверстие в зеркале 2, вводится на зеркала гальваносканера 3 и с помощью F-teta линзы 6 фокусируется на поверхности обработки 5. При вращении зеркал сканера фокус лазера перемещается по поверхности 5. Изображение фокальной области строится на диафрагме пирометра 8 с помощью F-teta линзы, периферической области градиентного зеркала 2 с отражающим покрытием 7 и объектива 4. Пирометр 10 через световод 9 регистрирует тепловое излучение нагретой поверхности в нескольких узких спектральных участках вблизи линии излучения лазера. У зеркала 2 на отражение в широком спектральном диапазоне работает периферия зеркала с нанесенным покрытием 7, а лазерное излучение свободно проходит через центральную эллиптическую область. Так как измерения проводятся на длинах волн вблизи линии генерации лазера, то хроматические абберации F-teta линзы будут приводить к пренебрежимо малым смещениям изображения на диафрагме пирометра при сканировании поверхности, что позволит проводить без искажения измерения в очень малых областях поверхности. Регистрация теплового излучения поверхности в нескольких спектральных участках обеспечит учет излучательной характеристики поверхности и определение ее термодинамической температуры.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает измерение температуры поверхности в малых пятнах лазерного воздействия при ее сканировании с помощью гальваносканера с F-teta линзой с минимальной погрешностью при использовании серийной оптики.

Список литературы

1. Патент JP №2007190576 A.

2. Чивель Ю.А., Смуров И., Лаже Б. // Патент RU 2371704, 27.10.2009.

Устройство для измерения температуры поверхности в области воздействия лазерного излучения, содержащее гальваносканер с F-teta линзой и 2-канальный оптический пирометр с объективом, отличающееся тем, что дополнительно содержит градиентное зеркало с центральной эллиптической областью 100% пропускания лазерного излучения и с широкополосным отражающим покрытием на периферии зеркала, располагающееся под углом 45° к оптической оси и оптически связанное с лазером и оптическим пирометром с объективом, причем пирометр регистрирует тепловое излучение поверхности в нескольких узких спектральных интервалах вблизи линии излучения лазера и в спектральной полосе отражения зеркал гальваносканера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области тепловых измерений. .
Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к области дистанционного измерения температуры движущегося объекта. .

Изобретение относится к детектированию температуры образца делящегося материала, разогреваемого реакторным облучением, и может быть использовано в ядерной физике, атомной энергетике, в частности в системах контроля и обеспечения безопасности ядерных реакторов.

Изобретение относится к области пирометрии и радиометрии. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к радиационной пирометрии. .

Изобретение относится к оптическим методам контроля технологических параметров установки непрерывной разливки стали (УНРС). .

Изобретение относится к способу детектирования интенсивности излучения, в частности, газообразной смеси продуктов реакции при помощи фотокамер

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, а именно к устройствам бесконтактного измерения температуры поверхности нагретых тел методом спектрального отношения, и может быть использовано в любых отраслях промышленности для измерения температуры различных материалов и изделий

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для определения температуры водосодержащей среды, а именно пульсирующей крови внутри тела

Датчик с фильтровальным устройством, на выходе которого установлено детекторное устройство, и аналитическим устройством, соединенным с детекторным устройством. Причем фильтровальное устройство имеет первый контрольный фильтр и второй контрольный фильтр, и оба фильтра имеют первую контрольную полосу и вторую контрольную полосу соответственно. При этом измеренные значения плотности интенсивности первой контрольной полосы и второй контрольной полосы служат для оценки температуры излучающего источника. Причем первый и второй контрольные фильтры образуют контрольную систему, а их контрольные полосы образуют систему контрольных полос, распределенных по обе стороны предварительной полосы. Технический результат - повышение точности измерений. 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматического определения концентрации металла в руде. Согласно заявленному способу перед проведением контроля содержания металла в руде по конвейеру пропускают руду без примесей металла. Нагревают площадным источником теплового излучения, ширина которого превышает ширину конвейера. Через время τзад после окончания нагрева измеряют среднее значение температуры по нагретой поверхности руды без содержания металла Т1ср. На основании проведенных измерений формируют градуировочную кривую. Далее на конвейер непрерывно подают руду, содержащую металл, и нагревают. Через время τзад измеряют на каждом кадре i среднее значение температуры Tcpi. Определяют величину Tcpi-T1ср на основании градуировочной кривой. Используя величину (Tcpi-T1ср), определяют процентное содержание металла в руде. Также предложено устройство для реализации указанного способа. Технический результат - повышение достоверности определения содержания металла в руде. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к бесконтактным методам исследований теплофизических характеристик твердых тел и может быть использовано для исследований теплофизических характеристик изделий, используемых в авиакосмической, машиностроительной и энергетической промышленности. Устройство для бесконтактного определения коэффициента температуропроводности твердых тел содержит плоский оптический нагреватель и тепловизор, подключенные к компьютеру, оптически непрозрачную маску для формирования пространственного поля нагрева. Устройство также дополнительно содержит оптический объектив, предназначенный для фокусирования теплового излучения плоского оптического нагревателя и оптически непрозрачную шторку, позволяющую открывать и закрывать тепловое излучение плоского оптического нагревателя в определенные моменты времени. Технический результат - повышение точности бесконтактного определения коэффициента температуропроводности твердых тел. 1 ил.
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при наземных тепловакуумных испытаниях бортовой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) негерметичных космических аппаратов (КА). Предложен способ измерения тепловых полей электрорадиоизделий, включающий использование интегрированных программных средств и стенда тепловакуумных испытаний. Температуру поверхности прибора измеряют с помощью термодатчиков вблизи контрольных точек. Одновременно измеряют температуру всей поверхности панели или блока радиоэлектронной аппаратуры с установленными электронными компонентами с помощью тепловизионной измерительной системы через иллюминатор, обладающий высокой степенью пропускания излучения в инфракрасном диапазоне, с записью информации в цифровом виде. Технический результат - повышение точности получаемых данных.

Изобретение относится к области океанологии и может быть использовано для получения полей температуры океана в оперативном режиме. Заявлен способ оценки температуры поверхности океана по измерениям спутниковых микроволновых радиометров путем получения значений радиояркостных температур (Тя) по радиометрическим каналам и вычисления значения температуры поверхности океана (Ts) с использованием зависимости, учитывающей значение радиояркостных температур и коэффициентов настроенной Нейронной Сети. Используются четыре радиометрических канала, которые имеют следующие частоты и поляризационные режимы: υ1=6.9 ГГц горизонтальной поляризации, υ2=6.9 ГГц вертикальной поляризации, υ3=10.65 ГГц горизонтальной поляризации и υ4=10.65 ГГц вертикальной поляризации. Моделируется ослабление излучения слоем осадков до 30 мм/ч, что позволяет получать оценки температуры поверхности океана в широком диапазоне состояний океана и атмосферы для всего диапазона температур океана в условиях, включающих наличие мощной облачности и осадков до 30 мм/ч. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых данных.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при проведении наружной тепловизионной съемки для диагностики состояния строительных сооружений и энергетических объектов. Тепловизионная система для проведения наружной тепловизионной съемки содержит блок обработки - микропроцессорный контроллер, блок памяти и блок визуализации, представляющие собой компьютер, тепловизор и устройство для определения температурных параметров окружающей среды, состоящее из двух пластин, выполненных из материалов с разными коэффициентами отражения и поглощения. Повышение точности измерения температурных значений объекта контроля достигается путем их корректировки в соответствии с измеренными температурными значениями окружающей среды, регистрируемыми двумя пластинами и принимаемыми как эталонные. Технический результат - повышение точности измерения температурных значений объекта контроля. 1 ил.

Изобретение относится к области термографии и может быть использовано при создании технологии тепловизионного определения количественных пульсационных характеристик турбулентности неизотермического потока жидкости. Согласно заявленному способу осуществляют промер температурного поля с помощью тепловизора, получая тепловизионную термовидеограмму и находя последовательное изменение температуры в n-м количестве кадров, взятых из цифрового тепловизионного фильма в каждом контрольном пикселе. Выбирают сосуд с прозрачной для инфракрасного излучения стенкой, заполняют его жидкостью и осуществляют промер теплового потока в зоне пограничного с внутренней поверхностью стенки сосуда слоя. Причем предварительно проводят точную фокусировку макрообъектива на внутренней поверхности стенки сосуда. Затем по тепловизионной термовидеограмме определяют зависимость амплитуды пульсаций теплового потока от времени и с помощью прямого преобразования Фурье строят спектральные кривые пульсаций теплового потока в контрольных точках, по которым выделяют и сравнивают частоты изменения теплового потока. После определяют степенной закон и по результатам сравнения идентифицируют участки турбулентного спектра. Съемку цифрового тепловизионного фильма проводят с частотой кадров, как минимум вдвое превышающей измеряемую частоту пульсаций теплового потока. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых данных. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх