Лазерный мир

Храмов Н.А., Булатов К.М., Зинин П.В. // В сборнике: Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации. Труды XVI Международной научно-технической конференции. Москва, 2023. С. 475-477.

Рассмотрена задача создания высоких температур на поверхности металла с помощью импульсного ИК волоконного лазера YAG:Nd, а также способы быстрого измерения распределения температуры в пятне нагрева при помощи мультиспектральной видеокамеры. Представлен новый метод быстрого измерения поверхностного распределения температуры на основе 16-ти цветной видеокамеры. Показано, что метод мультиспектрального измерения работоспособен и позволяет получать поверхностные распределения температур объектов неизвестного состава. В ходе работы были проведены эксперименты по нагреву алюминиевой пластины толщиной 1 мм, также получено распределение интенсивности лазерного источника на поверхности нагреваемого образца.

На сегодняшний день для определения распределения температуры объектов с неизвестным значением коэффициента излучения (ε) применяются методы гиперспектральной пирометрии и спектрального отношения. Недавно было показано, что использование двойной акустооптической фильтрации в сочетании с монохромной видеокамерой позволяет проводить измерение распределения температуры (T) путём регистрации спектров теплового излучения объекта во всех точках объекта и дальнейшего сравнения их с кривой Планка.

К сожалению, этот метод не подходит для исследования быстрых тепловых процессов, такие как резка металлов, поскольку типичное время экспозиции камеры при измерении распределения температуры с использованием акустооптического фильтра варьируется от 0,5 до 0,1 с. Пирометры спектрального отношения лишены этих недостатков, но они применимы, если спектр излучения измеряемого тела близок к спектру излучения чёрного тела, т.к. в этих приборах по двум измерениям проводится определение неизвестных ε и T.

Напрямую же измерить коэффициент излучения трудно, так как он постоянно изменяется в области взаимодействия лазера с образцом, где преобладают температурные градиенты, а изменение положения поверхности в пространстве сильно усложняет измерение. Поэтому измерения спектрального отношения с помощью пирометров сопряжены с большими погрешностями измерений.
При помощи мультиспектральной камеры возможно единовременно получить изображение нагретой поверхности сразу на 16 длинах волн, что позволяет определять распределение температуры светящегося тела по 16 независимым измерениям кривой Планка, увеличивая точность измерения.

Полное содержание на https://elibrary.ru/