1.2. Методика проведения эксперимента

1.2.1. Экспериментальная установка

Дуга горит в проточном плазмотроне, через который продувается газ аргон. Стенки канала плазмотрона водоохлаждаемые (внутренний диаметр стенок 6 мм). Питание плазмотрона осуществляется от генератора постоянного тока.

Регистрация интенсивности излучения плазмы осуществляется с помощью спектрографа ИСП-30, на выходе которого установлен ПЗС-блок. ПЗС-блок представляет собой корпус, внутри которого находятся две ПЗС-линейки – для регистрации распределения интенсивности по спектру (горизонтальная линейка, она используется в ЛР № 3) и для регистрации распределения интенсивности по ширине канала (вертикальная линейка, используется в данной ЛР). Каждая ПЗС-линейка представляет собой набор полупроводниковых элементов (3648 элементов в каждой линейке), реагирующих на интенсивность падающего на них излучения. Электрический сигнал, посылаемый ПЗС-линейками, обрабатывается и с помощью карты PCI-1751 выводится на компьютер.

1.2.2. Определение сенситометрической характеристики пзс-линеек

Сенситометрическая характеристика ПЗС-линеек, то есть зависимость сигнала, вырабатываемого ПЗС-элементом от интенсивности падающего на него излучения, может отличаться от линейной. Для ее определения необходимо воспользоваться ступенчатым ослабителем: специальной пластинкой, на которую нанесены платиновые напыления, имеющие известную прозрачность, определяемую как

, (1.8)

где – плотность потока излучения, падающего на ослабитель,– плотность потока излучения, прошедшего черезk-ю ступень ослабителя. Всего ослабитель имеет 9 ступеней, прозрачности которых приведены в таб. 1.1.

Таблица 1.1

Градуировка ступенчатого ослабителя № 610272 на длине волны 430 нм

k	1	2	3	4	5	6	7	8	9
lgk	2,00	1,80	1,57	1,39	1,20	1,02	0,85	0,67	2,00

Рис.1.3. Регистрируемое изображение при съемке ступенчатого ослабителя

Для определения сенситометрической характеристики ступенчатый ослабитель вставляется в щель спектрографа ИСП-30 и освещается вольфрамовой лампой. Примерный вид регистрируемого на компьютере изображения показан на рис. 1.2. Для получения сенситометрической характеристики необходимо построить зависимость величин

, (1.9)

(где – высотаk-го пика на полученном изображении, – высота крайних пиков) от величин, определяемых из таблицы 1.1.

1.2.3. Порядок проведения эксперимента

1) Подготовка регистрирующей аппаратуры к работе. При выключенном напряжении установите ПЗС-блок таким образом, чтобы вертикальная линейка находилась в крайнем правом положении. После этого включите спектрограф, для чего включите тумблеры "Вкл." и "Затвор". Затем следует включить компьютер и запустить программу "ПЗС-спектр". При открытой входной щели спектрографа снимите фоновые значения интенсивности, после чего установите флажок "Вычитать фон".

Рис. 1.4. Схема съемки ступенчатого ослабителя. 1 – осветительная лампа,

2 – линза F=75, 3 – линза F=150, 4 – спектрограф

Рис. 1.5. Схема регистрации интенсивности излучения дуги.

1 – плазмотрон, 2 – линза F=150, 3 – спектрограф

2) Съемка сенситометрической характеристики ослабителя. Следует собрать оптическую схему, изображенную на рис. 1.4 (две линзы необходимы для получения равномерной засветки ослабителя параллельным пучком лучей). Регулируя ширину раскрытия щели спектрографа, добейтесь необходимого уровня сигнала. ВНИМАНИЕ! Превышение уровня интенсивности 4000 по шкале программы "ПЗС-спектр" может привести к выходу из строя ПЗС-линейки. Следите, чтобы крайние (максимальные) пики изображения были одинаковыми по величине – противное свидетельствует о неоднородности засветки ослабителя. Сняв полученное изображение, сохраните результат.

3) Подготовка плазмотрона к работе. Соберите оптическую схему, изображенную на рис. 1.5. Открыв соответствующие вентили, подайте на установку охлаждающую воду и аргон. Включите генератор постоянного тока. Непосредственно перед поджигом дуги включите на стенде тумблер «Поджиг дуги».

4) Поджиг дуги. После подачи электрического питания на стенд, запуск плазмоторона осуществляется с помощью вспомогательного электрода: внутрь плазмотрона вставляется вольфрамовый стержень, на короткое время замыкающий электроды, после чего стержень удаляется; в результате в плазмотроне должна зажечься электрическая дуга.

5) Съемка распределения интенсивности излучения дуги по ширине канала. Осуществляется аналогично съемке сенситометрической характеристики ослабителя. Сохраните результат – полученное изображение. Запишите также силу тока дуги, измеряемую амперметром.

6) Завершение работы. Осуществляется в обратном порядке: сначала отключается электропитание, подаваемое на стенд, затем выключается генератор постоянного тока; прекращается подача на стенд аргона и охлаждающей воды. Затем выключаются спектрограф и компьютер.