otd
.pdfТипичный импульсный сигнал АЭ
Основные параметры АЭ:
Число импульсов NΣ – число зарегистрированных импульсов АЭ за интервал времени наблюдения;
Суммарный счет N – число зарегистрированных превышений импульсами АЭ установленного уровня (порога) за интервал времени наблюдения;
Активность |
N – отношение суммарного счета к интервалу времени |
|
|
наблюдения;
Амплитуда U – сигнала АЭ
|
N |
U, N |
|
|
|
|
U |
σост 0 σу σТ σв σ
Зависимость активности |
и амплитуды U |
|
АЭ от |
сигналовN |
|||
приложенного напряжения σ |
|
|
|
Эффект Кайзера: Характерной особенностью АЭ является быстрое уменьшение числа импульсов АЭ и их амплитуд при последующих нагруженных. Это явление называется эффектом Кайзера. Кратко эффект Кайзера можно сформулировать как явление невоспроизводимости АЭ при повторном нагружении вплоть до максимальной нагрузки предшествующего нагружения.
6
Структурная схема аппаратуры для контроля методом АЭ :
1 – преобразователь; 2 – предварительный усилитель; 3 – фильтр; 4 - амплитудно-частотный усилитель; 5 – блок обработки сигналов; 6 – блок определения координат дефекта.
7.12. Оптико-электронные преобразователи
7.12.1 Общие сведения об оптико-электронные приборах
Часто проводят аналогию между датчиками, преобразователями и органами чувств человека, хотя полной аналогии быть не может. Технические системы могут получать и анализировать информацию недоступную человеческому ощущению (ультразвук, инфракрасное
излучение, рентгеновское излучение, радиоволны и т. п.).
Следует отметить, что 90,6% всей информации о внешней
среде человек получает с помощью зрения.
Оптико-электронные системы измерений (ОЭСИ) находят все более широкое применение в различных областях техники, в том числе, в области автоматизированного контроля и технической диагностики вагонов.
|
Среда |
|
|
|
|
|
|
распространения |
|
|
|
|
|
|
излучения |
|
|
|
|
|
|
|
Приемная |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Источник |
|
Исследуе |
|
|
Приемник |
|
|
|
оптическая |
|
|||
излучения |
|
мый |
|
|
излучения |
|
|
|
система |
|
|||
|
|
объект |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аппаратура
обработки
сигналов
Фон |
Помехи |
|
Регистратор
Рис. 7.14. Структура ОЭСИ
7.12.2. Основные параметры оптического излучения.
Распределение энергии излучения в зависимости от длины волны называется спектром излучения. Весь спектр излучения электромагнитных волн условно делится на следующие диапазоны: рентгеновский диапазон,
длина волны = 10-5мкм 10-3 мкм ; оптический диапазон, длина волны =10 3 мкм 1 мм; радиодиапазон, радиоволны длиной = 1мм 10000м.
Оптический диапазон по сравнению с другими диапазонами излучения электромагнитных волн имеет ряд особенностей: возможность повысить угловое расширение, уменьшить габариты и массу аппаратуры, значительно повысить информативную емкость сигнала. Недостаток – большие потери в среде распространения.
Оптический спектр электромагнитных колебаний в свою очередь подразделяется на области:
ультрафиолетового УФ излучения, = 10-3 0,4 мкм; светового (видимого) излучения, = 0,4 мкм 0,76 мкм и инфракрасного ИК излучения, = 0,76 мкм 1мм
Весь спектр оптического излучения определяется энергетическими величинами.
Основной энергетический параметр оптического излучения – поток излучения Фе – средняя мощность, переносимая оптическим
излучением за время, значительно большее периода электромагнитных колебаний.
Источник излучения характеризуется спектральным распределением потока излучения. В каждом интервале длины волны d имеем мощность оптического излучения Фе( ), тогда поток источника излучения будет равен
е |
|
|
е |
|
|
|
( )d |
||
Ф |
|
Ф |
||
|
|
0 |
|
|
.
(7.12.)
Световое излучение, то есть излучение, видимое человеческим глазом, характеризуется фотометрическими величинами.
Поток излучения Фе, измеряется в Вт, а световой поток Фv – в люменах, лм
Энергетические и фотометрические параметры
Поток излучения, Вт
|
|
Ôå |
Ôå ( )d |
|
0 |
Световой поток, лм
0,76 |
|
Ôv |
|
Ôv Ê Ôå d |
Ê |
||
Ôå |
|||
0,4 |
|
(К спектральная световая эффективность)
Сила излучения, Вт/ср
|
|
I |
|
|
|
dÔ |
å |
|
|
r |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
å |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ì 2 |
|
|
Облученность, Вт/ |
|
|
||||||||||||
|
E |
|
|
|
dÔ |
å |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
å |
|
|
|
dA |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ie cos |
|
|
|
|
|
β |
||||||
Ee |
|
|
|
|
dA2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
l 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сила света, кандела = лм/ср
S= r2 |
|
dÔv |
|
Iv |
|
||
d |
|||
|
|
Освещенность, люкс = лм/ì 2
E |
|
|
dФ |
|
|
|
v |
||
|
|
|
|
|
|
v |
|
dA |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
l |
|
I v cos |
||
E |
|
|||
v |
|
l 2 |
||
|
|
|
Источники оптического излучения
Источники излучения с непрерывным спектром – тепловые (излучение в результате теплового возбуждения частиц вещества – атомов, молекул, ионов, которое происходит хаотично, несогласованно по времени, фазе и по направлению)
Источники излучения с полосовым и линейчатым спектрами:
люминесцентные излучатели; светодиоды СИД; лазеры.
Фе,% V |
|
|
|
|
Фе – относительная спектральная плотность |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V - относительная |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
100 |
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
спектральная |
|||||
|
|
|
|
|
|
Фел |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чувствительность глаза |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
80 |
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фен |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
60 |
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фл |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
40 |
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фсид |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
20 |
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,нм |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
1100 |
1200 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Светоизлучающий диод (светодиод). Принцип работы светодиода основан на том, что при прямом включении происходит инжекция электронов из высокоэнергетической зоны
проводимости (n-область) через запрещенную зону шириной W на
низкоэнергетическую валентную зону (р-область), при этом выделяется фотон, энергия которого равна приблизительно ширине запрещенной зоны W (в электронвольтах). Длина волны излучения светодиода
|
hñ |
мкм, |
|
|
W |
h – постоянная Планка (6,626 10-34, Дж с); с – скорость распространения излучения, м/с.
|
W |
h |
n-область |
|
(7.21)
W
р-область
Рис. 7.17. Принцип работы светодиода