Анализ современного состояния вопроса проектирования

В практике оптического контроля для построения приборов контроля используют различные элементы и устройства, образующие наиболее важный узел оптико-электронных приборов - оптическую систему.

К простейшим проекционным приборам относятся широко распространенные эпи- и диаскопические приборы различных конструкций. Они должны обеспечивать на экране хорошее качество изображения проектируемого объекта в нужном масштабе, на заданном расстоянии от прибора и с достаточной освещенностью, равномерной по всему полю. Выполнение этих требований зависит главным образом от качества проекционного объектива и осветительной системы. В процессе сборки следует обеспечить в основном центрировку объектива, конденсора и источника света и правильное их взаимное положение относительно проектируемого объекта. К приборам такого типа относятся и проекционные контрольно-измерительные приборы, которые позволяют сравнивать на экране изображение контуров контролируемого объекта с эталонным контуром, нанесенном на экране. Величина отклонений параметров контролируемой детали определяется в этом случае или по полю допуска, изображенного на экране, или при помощи оценки перемещения стола, на котором закреплена деталь[5].

В качестве искусственных источников излучения в спектральных приборах используют газовый разряд различных видов, пламя, тепловые излучатели, спектральные высокочастотные газовые и парометаллические лампы, лазеры и т. п. Тип источника и его характеристики выбираются исходя из задач измерений и параметров спектрального прибора. Источниками оптического излучения являются также естественные излучатели - атмосфера, планеты, звезды, фоны.

Источники бывают: сплошного излучения, линейчатого излучения, излучения в вакуумной УФ области излучения в средневолновой и длинноволновой ИК областях и естественные. Источники сплошного излучения широко применяются в спектральных приборах, предназначенных для измерения спектров поглощения и отражения. Наибольшее распространение получили тепловые излучатели (лампы накаливания), водородные газоразрядные лампы, дуговые газоразрядные ртутные и ксеноновые лампы сверхвысокого давления, импульсные источники сплошного спектра, лазерная искра. Под тепловым излучением понимается электромагнитное излучение, испускаемое телом, вещество которого находится в состоянии термодинамического равновесия и характеризуется определенной температурой. Дуговые газоразрядные лампы сверхвысокого давления - лампы, основанные на использовании дугового разряда в парах ртути или инертных газов (чаще всего ксенона). Основная область применения источников линейчатого излучения - атомная и атомно-абсорбционная спектроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния, градуировка спектральных приборов. Рассмотрим наиболее распространенные виды ламп с линейчатым спектром.

Гейслеровские трубки - лампы, представляющие собой колбы с металлическими электродами, наполненными инертными газами. Они работают при низком давлении. В качестве источника используется излучения положительного столба тлеющего разряда, проходящего через узкий капилляр, при напряжении на электродах до 2- 3 кВ и токе 1- 100 мА. Преимуществом гейслеровских трубок являются простота, высокая интенсивность излучаемых линий и их малая ширина. Дуговые парометаллические лампы - лампы, состоящие из небольшой разрядной трубки, заключенной внутри цилиндрической колбы. Разрядные трубки заполняются аргоном и небольшим количеством какого-либо металла. В колбе поддерживается давление ~10 Па, что обеспечивает постоянство разряда. Лампы с полыми катодами - лампы имеющие особенность, что их катод изготовляется в форме полого цилиндра, внутри которого при определенном токе и давлении концентрируется все отрицательное свечение тлеющего разряда. Это приводит к существенному повышению яркости излучения, содержащего интенсивные и узкие линии металла, из которого сделан катод. Промышленность выпускает лампы и полые катоды, изготовляемые из алюминия, хрома, меди, железа, никеля и других металлов. Лампы наполняются неоном при давлении ~ 400 Па, что способствует наиболее яркому свечению разряда. Лампы с полым катодом находят широкое применение в качестве источников спектров сравнения, стандартов длин волн и интенсивностей, а также при атомно-абсорбционном анализе. Лампа с высокочастотным возбуждением - лампа представляющая собой трубку, в которой возбуждается газовый разряд под воздействием электрического поля высокой частоты (10- 10 МГц), создаваемому как с помощью электродов, введенных внутрь трубки, так и без них. Резонансная лампа. В этой лампе излучение возбуждается оптическим путем. Лампа представляет собой стеклянную или кварцевую колбу, заполненную парами исследуемого металла при низком давлении. При освещении колбы светом газоразрядной лампы, содержащей пары содержащей пары того же металла что и резонансная лампа, последняя излучает поглощения резонансного излучения. В лампах такого типа можно наблюдать резонансные линии щелочных металлов. Среди источников линейчатого спектра необходимо особо отметить газовые лазеры. Чрезвычайно малая ширина генерируемых ими линий (10 - 10 нм) позволяет использовать их в качестве источников '' идеально '' монохроматического излучения при измерении формы и ширины аппаратных функций спектральных приборов высокой разрешающей способности. При спектральных измерениях находят также применение жидкостные лазеры, в которых в качестве активной среды чаще всего используются растворы сложных органических красителей. При спектральных измерениях в вакуумной УФ области спектра используют водородные лампы, лампы со сплошным излучением инертных газов, ксеноновые и криптоновые резонансные лампы. Водородные лампы излучают спектр, состоящий в вакуумной УФ области из сплошного спектра (континуума) при длинах волн более 170 нм, многолинейчатого молекулярного спектра и резонансных линий атомарного водорода с длинноволновой линией 121 нм. Для исследования спектров поглощения используется излучение разряда инертных газов - аргона, криптона и ксенона, - возбуждаемых с помощью высокочастотного разряда. Для фотохимических исследований применяются ксеноновые и криптоновые резонансные лампы, содержащие в вакуумной УФ области только одну или две резонансные линии, излучаемые в дуговом или тлеющем разряде при малой плотности тока или в безэлектродном разряде при низком давлении газа. Источники излучения в средневолновой и длинноволновой их областях. Особенность источников средневолнового (1,5 - 20 мкм) и длинноволнового (20 - 1000 мкм) диапазонов заключается в малой интенсивности их излучения. В средней ИК-области используются тепловые излучатели - штифт Нерста и глобар. Штифт Нерста представляет собой спрессованный и прокаленный при высокой температуре стержень из смеси порошков окиси циркония и окиси иттрия. Глобар - это спрессованный из карбида кремния и подвергнутый обжигу сплошной стержень длиной 5- 10 см с утолщенными концами, обжимаемыми металлическими электродами. Излучение некоторых естественных источников. Естественные источники - Солнце, Луна, звезды, планеты, поверхность Земли, облака - являются объектами спектроскопического исследования. Спектральная щель в призменных и дифракционных приборах спектральная щель является одним из основных элементов, так как образующийся на выходе приборов спектр представляет собой дискретную или непрерывную совокупность изображений щели. К спектральной щели предъявляется ряд требований. Ее ширина должна быть постоянной и выдерживаться с погрешностью не более 10%. Ножи щели должны лежать в одной плоскости, перпендикулярной оптической оси прибора. Раскрытие щели должно быть симметричным относительно начального положения. В отечественных спектральных приборах преимущественно используется унифицированная щель УФ -2, образованная двумя ножами. Раскрытие щели осуществляется с помощью кулачкового механизма, закрытие - с помощью пластинчатых пружин. Цена деления барабана, устанавливающего щели, 0,001 мм, диапазон измерения ширины 0- 4 мм. Освещение щели бывает безлинзовое или с помощью конденсоров. Наиболее простой способ освещения щели - безлинзовый, т. е. без применения специальной осветительной системы. Конденсор представляет собой линзу (или систему линз), служащую для освещения щели. Задача конденсора - увеличить угловые размеры источника, освещающего щель.

Другие стьтьи в тему

Разработка предложений по созданию усовершенствованного варианта металлодетектора
В современном мире остро стоит проблема защиты человека от террористической угрозы. Известно, что одним из средств контроля проноса оружия и запрещенных предметов в места массового скопления людей и на охраняемые объекты являются металлодетекторы. Металлодетекторами (metal detector до ...

Разработка измерительного канала температуры на основе бесконтактных методов
Без грамотного построения измерительного канала невозможно построить систему автоматического регулирования и управления технологическим процессом (АСУТП). Данный курсовой проект дает возможность не только в теории, но на практике познать сущность проблемы проектирования измерительных ...