Оптической чувствительности

Методы, исследования напряжений в оптически прозрачных изделиях с помощью поляризованного света широко применяют в различных отраслях промышленности — стекольной, электровакуумных приборов, химической, в производстве полимеров, алмазных инструментов, различных искусственных кристаллов (в том числе лазерных) и др.

Интерференционно-поляризационная микроскопия для контроля качества оптически прозрачных сред с фазовыми неоднородностями (метод акад. Лебедева А. А., приборы Интерфакс фирмы Цейс и др.).

применяются для контроля однородности показателя преломления, наличия двулучепреломления в оптически прозрачных средах.

В пятом томе «Неметаллические материалы» дана краткая характеристика неметаллических материалов; изложены общие принципы их выбора при конструировании деталей машин; приведены сведения о физико-механических и технологических свойствах конструкционных, композиционных, оптически прозрачных, газонаполненных пластмасс, литьевых, прессованных, пленочных, листовых термопластов

В пятом томе дана краткая характеристика неметаллических материалов, изложены общие принципы их выбора при конструировании деталей машин, приведены справочные сведения о физико-механических и технологических свойствах конструкционных, композиционных, оптически прозрачных, газонаполненных пластмасс, литьевых, прессованных, пленочных, листовых термопластов. В этом же томе даны справочные сведения о лакокрасочных, углеродистых, резиновых, древесных, бумажных, текстильных, асбестовых, силикатных материалах, клеях, коже и ее заменителях, промышленном стекле, ситаллах, стекло-эмали, каменном литье, стекловолокне, стеклоткани, пеностекле, фарфоре, глазури, вяжущих составах, обжиговой керамике, тугоплавких соединениях. Табл. 427, рис. 100, библ. 105 назв.

Оценки основных термодинамических характеристик плазмы искрового канала: температуры, коэффициентов и показателей поглощения, потерь энергии с излучением и других - основаны на измерениях спектральной плотности лучистого потока гя (или яркости 6Я). Результаты измерений спектральной плотности 6Д яркости искрового канала в оптически прозрачных твердых диэлектриках (ЩГК, органическом стекле, полевом шпате) по методу сравнения, несмотря на тщательный контроль за сохранением условий эксперимента (параметров разрядной цепи, длины межэлектродного промежутка, параметров оптической системы, геометрии образца и т.д.), подвержены значительным статистическим флуктуациям. Природа этих разбросов обусловлена малыми радиальными размерами искрового канала, особенно в начальной стадии его расширения, искривлениями и нестабильностью положения канала относительно оси электродов, вариациями кинетики трещин вокруг канала и т.п. Изучение влияния типа ЩГК, режимов энерговклада и других факторов возможно только с применением статистических методов, в частности, дисперсионного анализа. Результаты проверки закона распределения отдельных измерений максимального значения спектральной плотности &Лтах

Лазер является идеальным источником в системах измерений, использующих интерференционные и дифракционные явления. Применение лазеров для измерения размеров и перемещений составляет в машиностроении и приборостроении значительную долю всех измерений. Особенно широкое применение лазерные методы нашли при измерении размеров малых объектов, скоростей и расходов потоков оптически прозрачных сред.

Представителем первой группы ОКГ может являться лазер на атомарном йоде, образованном при фотодиссоциации. Диссоциации подвергаются молекулы CF3J. В качестве источника света используются ксеноновые лампы. В одном из вариантов такого лазера ксеноновая лампа диаметром 1,6 см располагается на оси кварцевой трубки диаметром около 20 см; последняя, в свою очередь, помещается в охлаждаемую алюминиевую трубку, торцы которой вакуумно изолируются при помощи оптически прозрачных плоскостей с соответствующими прокладками. Резонатор состоит из наружного алюминиевого зеркала и стеклянной пластины, имеющих необходимый коэффициент отражения. Излучение собирается и фокусируется параболическим зеркалом диаметром 30 см. Давление рабочего газа в трубке 15 — 30 мм рт. ст. При длине лазера 137 см энергия излучения в импульсном режиме равна 65 Дж, мощность излучения при длительности импульса 1,5 мкс оказывается 105 Вт, к. п. д. составляет 0,145% [128].

В настоящее время осуществлены лазерные приборы для измерения линейных скоростей и расходов потоков оптически прозрачных сред, например скорости течения воды, ветра и т. д., основанные на эффекте Френеля. При этом возможно измерение скорости от одного метра в час до десятков метров в секунду. Такие приборы высокочувствительны, не имеют движущихся частей, практически безынерционны, не вносят возмущений в измеряемый поток.

Разрешающая способность оптических методов достаточно велика, они позволяют получать качественные и количественные данные о стационарных и нестационарных процессах теплообмена и массообмена в оптически прозрачных средах, где показатель преломления света по каким-либо причинам меняется. Поэтому область возможных приложений интерференционных и теневых методов весьма разнообразна: они применяются при контроле и регулировании течения прозрачных однофазных газообразных и жидких сред, многофазных сред, смесей газов, жидкостей и твердых тел на основе пространственно-временных изменений полей плотности среды.

В аппаратуре оптического контроля находят также применение волоконно-оптические световоды и жгуты из них. Волоконный световод является фактически диэлектрическим волноводом, выполненным из двух оптически прозрачных слоев круглого поперечного сечения (рис. 4.2, е)—сердечника и оболочки. Элементарным световодом является тонкая нить диаметром 10—20 мкм, причем внешний слой имеет толщину 1—3 мкм и изготовлен из стекла с

Здесь RI, Rz и R3—значения относительных разностей хода в плоскостях, содержащих напряжения о"2 и 03) о"з и 0t, 0i и а2; ~C( = Ci-\-C2)—-коэффициент оптической чувствительности (см2/кг); t—толщина пластины по линии просвечивания.

где К — длина волны света; п — порядок полос; С — циент оптической чувствительности по напряжениям; t

гДе Ума кс — наибольшая деформация сдвига, а Се — коэффициент оптической чувствительности по деформациям. Оба оптических коэффициента связаны между собой соотношением

Чтобы отличить одну константу от другой, коэффициент оптической чувствительности по напряжениям можно обозначить через Са.

Точные измерения в поляризационно-оптическом методе обычно производят с использованием монохроматического света. Однако белый свет позволяет повысить путем использования цветных полос точность измерений в областях, где имеется небольшая величина двойного лучепреломления. Белый свет состоит из волн всех длин видимого спектра. Так как коэффициент оптической чувствительности С в соотношении (3.4) не зависит от длины волны, то при различных величинах разности главных напряжений станет возникать интерференция волн, соответствующих различным цветам спектра. В итоге получается картина изохром, состоящая из цветных полос и соответствующая полю напряжений. Цвет каждой полосы поля изохром соответствует дополнительному цвету для той длины волны, которая оказалась погашенной. В табл. 4.1 приведены приближенные величины разностей хода, соответствующих различным цветам в поле изохром. Надо отметить, что в этой таблице приведены лишь разности

Уравнениями (9.4), (9.6) и (9.7) обычно пользуются для определения разности главных напряжений или разности главных деформаций в детали по результатам измерения оптической разности хода в покрытии. Для оценки оптической чувствительности материала покрытий обычно берут величину оптической постоянной материала по деформациям. Значения оптических постоянных ряда материалов, применяющихся для изготовления покрытий, приведены в табл. 9.1.

Интересно отметить, что по оптической чувствительности стекло, первым нашедшее применение в качестве покрытия, вполне сопоставимо с широко распространенными материалами. Однако сравнительно малая величина наибольшей деформации,

Так как число точек, в которых может потребоваться компенсация, велико, то при малой оптической чувствительности материала (стекло, целлулоид) можно применить следу-

Одним из первых материалов, применявшихся в поля-ризационно-оптическом методе, было обычное (силикатное) стекло, которое является изотропным, упругим материалом и обладает высокой прозрачностью и отсутствием краевого эффекта. Но из-за низкой оптической чувствительности и трудности обработки в настоящее вре-

Формы в виде ванн обычно изготавливаются из органического стекла. Швы промазываются расплавленным парафином. Внутренние поверхности формы дважды обрабатываются 0,75%-ным раствором триацетата целлюлозы в хлористом метилене, что обеспечивает хорошее отделение отвержденного материала от формы. Отверстие, через которое заливается смесь полиэфиров со стиролом, закупоривается резиновой пробкой и пластилином. Материал выдерживается при комнатной температуре в течение 12—15 суток. Получен ряд полиэфирных материалов с модулями упругости от 2 до 15 кГ/см? при изменении содержания стирола от 4 до 30%. Коэффициент оптической чувствительности при этом меняется незначительно и равен (1700—1600)-10"7 см?/кГ. Материал обладает стабильными свойствами во времени, между напряжениями и деформациями существует линейная зависимость вплоть до момента разрушения.

модуль упругости, а в качестве отвердителя — метил тетрагидрофталевый ангидрид из расчета 60 г на 100 ; смолы, инициатором является диметиланилин в количестве 1 г на 100 г смолы. При изменении количества дибутилфталата от 250 г до 110 г на 100 г смолы получен модуль упругости в диапазоне от 2 до 20 кГ/см2, а коэффициент оптической чувствительности (4000 — 3000)-• 10~7 см2/кГ.