11)Тепловое излучение. Как изменяется спектр нагреваемого тела при увеличении его температуры.
Эксперименты показывают, что тепловое излучение имеет непрерывный спектр. Это означает, что нагретое тело испускает некоторое количество энергии излучения в любом диапазоне частот или длин волн. Распределение энергии излучения тела по спектру зависит от температуры тела. При этом для всех тел с увеличением температуры максимум энергии излучения смещается в коротковолновый участок спектра, а общая энергия излучения возрастает.
12)Как исследовать распределение энергии по длинам волн.
Спектральные приборы, приборы для исследования спектрального состава по длинам волн электромагнитных излучений в оптическом диапазоне (10-3-103 мкм; см. Спектры оптические), нахождения спектральных характеристик излучателей и объектов, взаимодействовавших с излучением, а также для спектрального анализа. С. п. различаются методами спектрометрии, приёмниками излучения, исследуемым (рабочим) диапазоном длин волн и др. характеристиками.
13)Зависимость спектральной излучательной способности от длины волны. Что такое тепловидение? Объекты контроля тепловидением.
Всякое, даже слабо нагретое тело излучает электромагнитные волны (тепловое излучение). Однако при низких температурах, не превышающих 1000К, излучаются главным образом инфракрасные лучи и радиоволны. По мере дальнейшего нагревания спектр теплового излучения меняется: во-первых, увеличивается общее количество излучаемой энергии, во-вторых, появляются лучи все более и более коротких длин волн - видимые (от красных до фиолетовых), ультрафиолетовые, рентгеновские и т.д. При каждом данном значении температуры нагретое тело излучает сильнее всего в некоторой области спектра, определяющей видимый цвет объекта.
Тепловой контроль основан на измерении, мониторинге и анализе температуры контролируемых объектов. Основным условием применения теплового контроля является наличие в контролируемом объекте тепловых потоков. Процесс передачи тепловой энергии, выделение или поглощение тепла в объекте приводит к тому, что его температура изменяется относительно окружающей среды. Распределение температуры по поверхности объекта является основным параметром в тепловом методе, так как несет информацию об особенностях процесса теплопередачи, режиме работы объекта, его внутренней структуре и наличии скрытых внутренних дефектов. Тепловые потоки в контролируемом объекте могут возникать по различным причинам.
Тепловизионная техническая диагностика с использованием пассивного метода получила широкое распространение в энергетике, строительстве и промышленности.
14)Дифракционная решетка, что с ее помощью измеряется. Болометр,как он устроен.
Дифракционная решётка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность.
Дифракционную решётку применяют в спектральных приборах, также в качестве оптических датчиков линейных и угловых перемещений (измерительные дифракционные решётки), поляризаторов и фильтров инфракрасного излучения, делителей пучков в интерферометрах и так называемых «антибликовых» очках.
Боло́метр— прибор для измерения энергии излучения.
Основной компонент болометра — очень тонкая пластинка (например, из платины или другого проводящего материала), зачернённая для лучшего поглощения излучения. Из-за своей малой толщины пластинка под действием излучения быстро нагревается и её сопротивление повышается. Для измерения малых отклонений сопротивления пластинки её включают в мостовую схему, которую балансируют в отсутствие засветки.
13.Петля гистерезиса - кривая, изображающая ход зависимости намагничивания от напряженности внешнего поля. Чем больше площадь петли, тем большую работу на перемагничивание надо затратить.
В сердечнике любого электромагнита после выключения тока всегда сохраняется часть магнитных свойств, называемая остаточным магнетизмом. Величина остаточного магнетизма зависит от свойств материала сердечника и достигает большего значения у закаленной стали и меньшего у мягкого железа.
Однако, как бы ни было мягко железо, остаточный магнетизм все же будет оказывать известное влияние в том случае, если по условиям работы прибора необходимо перемагничивание его сердечника, т. е. размагничивание до нуля и намагничивание в противоположном направлении.
Действительно, при всяком изменении направления тока в обмотке электромагнита необходимо (благодаря наличию в сердечнике остаточного магнетизма) сначала размагнитить сердечник, и только после этого он может быть намагничен в новом направлении. Для этого потребуется какой-то магнитный поток противоположного направления.
Иначе говоря, изменение намагничивания сердечника (магнитной индукции) всегда отстает от соответствующих изменений магнитного потока (напряженности магнитного поля), создаваемого обмоткой.
Это отставание магнитной индукции от напряженности магнитного поля носит название гистерезиса. При каждом новом намагничивании сердечника для уничтожения его остаточного магнетизма приходится действовать на сердечник магнитным потоком противоположного направления.
Практически это будет означать затрату какой-то части электрической энергии на преодоление коэрцитивной силы, затрудняющей поворот молекулярных магнитиков в новое положение. Затраченная на это энергия выделяется в железе в виде тепла и представляет потери на перемагничивание, или, как говорят, потери на гистерезис.
Исходя из сказанного, железо, подверженное в том или ином приборе непрерывному перемагничиванию (сердечники якорей генераторов и электродвигателей, сердечники трансформаторов), должно выбираться всегда мягкое, с очень небольшой коэрцитивной силой. Это дает возможность уменьшить потери на гистерезис и тем самым повыситькоэффициент полезного действия электрической машины или прибора.
Шумы Баркгаузена
Если на стальную проволочку намотать катушку из медной проволочки и подсоединить к усилителю с источником звука (динамик), то при приближении магнита к катушке со стальной проволочкой будут слышны характерные шумы, которые называются шумами Баркгаузена. Возникает такое впечатление, что стальная проволочка – это банка с горохом, которую внешнее магнитное поле переворачивает. И возникает характерный звук перекатывающихся горошин.
Причиной является изменение доменной структуры стальной проволочки. Когда домены изменяют свое положение в стальной проволочке, то за счет электромагнитной индукции наводят в катушке эдс индукции, вследствие чего сигнал с катушки усиливается и подается на динамик.
Коэрцитивная сила
[править]
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
У этого термина существуют и другие значения, см. Сила (значения).
Коэрцитивная
сила —
такое размагничивающее внешнее магнитное
поле напряженностью 
,
которое необходимо приложить
к ферромагнетику,
предварительно намагниченномудо
насыщения, чтобы довести до нуля
его намагниченность 
или индукцию магнитного
поля 
внутри.
Fig. 2. Семейство петель гистерезиса в координатах H-B (Напряженность магнитного поля-Магнитная индукция) для(анизотропной?текстурированной) (grain-oriented) электротехнической стали при синусоидальном изменении полей со временем с амплитудами от 0.3 T to 1.7 T. BRобозначена остаточная намагниченность, HC -коэрцитивное поле.
Соответственно
рассматривают коэрцитивную силу 
,
полученную по циклу 
,
или по циклу 
.
Обозначают соответственно 
и 
Коэрцитивная
сила
всегда
больше
.
Этот факт объясняется тем, что в правой
полуплоскости графика гистерезиса значение
больше,
чем
,
на величину 
:
В
левой полуплоскости, наоборот,
меньше,
чем
,
на величину
.
Соответственно, в первом случае
кривые
будут
располагаться выше кривых 
,
а во втором — ниже. Это делает цикл
гистерезиса
уже
цикла
.
[править]Приложения
Коэрцитивная сила, как сильно структурно-чувствительная характеристика, часто используется для анализа структурных и фазовых превращений в магнитных материалах, для изучениядефектов кристаллической решётки, образующихся при тех или иных воздействиях на металл (пластическая деформация, облучение и др.)
[править]См. также
Оста́точная
намагни́ченность — намагниченность,
которую имеет ферромагнитный материал
при напряжённости внешнего магнитного
поля,
равной нулю. В уравнениях обозначается
как 
.
В технике часто считается, что
намагниченность M это
синоним для остаточной
магнитной индукции B (они
отличаются на магнитную постоянную 
, 
),
поэтому остаточная намагниченность
часто обозначается как 
(см.
рисунок).
Величина остаточной намагниченности определяется точкой пересечения петли гистерезиса с осью магнитной индукции ферромагнетика.[1]
Остаточная намагниченность используется:
в геологии (палеомагнитное датирование)
в вычислительной технике (хранение и восстановление данных, см. остаточная информация)
в физике (магнетизм).
Значение остаточной намагниченности один из важнейших параметров, характеризующих постоянные магниты. К примеру, неодимовый магнит имеет остаточную намагниченность примерно 1.3 тесла.
ОСТАТОЧНАЯ НАМАГНИЧЕННОСТЬ - свойство некоторых ферромагнитных тел сохранять магнитную поляризацию после исчезновения намагничивающего поля благодаря коэрцитивной силе. Количественно О.н. характеризуется значением остаточной магнитной индукции, и представляет собой намагниченность, которую имеет ферромагнитный материал при напряженности внешнего поля, равной нулю. |
|
12.Намагничивающие устройства
|
Для различных устройств иногда требуются небольшие искусственные магниты. Такие магниты можно получить при помощи простого намагничивающего устройства (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Принципиальная схема намагничивающего устройства с питанием от сети 220 В
Устройство намагничивания состоит из катушки-соленоида, предохранителя, кнопки от звонка и шнура со штепселем для подключения в электрическую сеть. Наиболее важной его частью является катушка. Каркас катушки представляет собой прямоугольный параллелепипед небольшой высоты. Его изготовляют из двух пластинок размером 90x70 мм, вырезанных из тонкой фанеры толщиной 1 мм и двух брусочков сечением 10x10 мм, вырезанных из сухого дерева. При отсутствии 1 мм фанеры, пластинки можно вырезать из листового текстолита, прессшпана или плотного, но не очень толстого картона. Пластинки и брусочки скрепляют между собой маленькими гвоздиками или столярным клеем. К основанию получившегося прямоугольного каркаса приклеивают два бруска сечением 10x10 мм, на которые будет опираться катушка при ее установке на панели (рис. 5.4). Каркас обматывают двумя слоями лакоткани или парафинированной бумаги и наматывают обмотку будущей катушки. Намотка катушки производится медным проводом, покрытым эмалью, и шелковой изоляцией диаметром 0,35...0,55 мм марки ПЭЛШО. Провод наматывается в несколько слоев, плотно виток к витку. Между слоями прокладывают тонкую парафинированную или папиросную бумагу. Сверху обмотку покрывают несколькими слоями парафинированной бумаги или лакоткани. При питании устройства от сети напряжением 127 В необходимо намотать 200 витков провода, а при 220 В — 350 витков. Предохранитель устройства представляет собой две вертикальные полоски-держатели из латуни или меди, находящиеся друг от друга на расстоянии 40 мм и прикрепленные к небольшому основанию из пластмассы или фанеры. Между держателями натягивается кусочек медной проволоки 00,05 мм, концы которой наматывают на оба держателя. Можно сделать иначе: в держателях сделать небольшие прорези и в них вставлять концы проволочки. Предохранитель во время работы необходимо закрывать небольшой коробочкой, сделанной из пластмассы. После этого вырезают из органического стекла или текстолита панель будущего устройства и крепят на ней катушку-соленоид, предохранитель, кнопку и концы сетевого шнура. Дерево для панели использовать нельзя.
Рис. 5.4. Общий вид прибора для намагничивания деталей
Укрепив детали на панели, производят электрический монтаж устройства, согласно схеме рис. 5.3. Монтаж осуществляют проводом в надежной резиновой и хлопчатобумажной изоляции. Теперь, чтобы намагнитить железную или стальную деталь, необходимо вначале натянуть кусочек проволоки диаметром 0,05 мм на держатели предохранителя и закрыть пластмассовой коробочкой. После этого кладут во внутрь катушки деталь, которую нужно намагнитить и включают штепсель электрического шнура в сеть. Если теперь нажать на кнопку и придержать ее чуть-чуть, то сразу через катушку пойдет электрический ток и пластинка намагнитится. В связи с тем, что сопротивление катушки мало, в цепи устройства произойдет резкий рост тока и проволочка предохранителя сгорит. Для намагничивания следующей детали нужно вынуть штепсель шнура из сети и вставить новую проволочку предохранителя. Дальнейшие операции намагничивания производят так, как было описано выше. Для получения магнитов с большой магнитной силой следует собрать устройство по схеме, приведенной на рис. 5.5. Устройство работает следующим образом. После включения питания выключателем SA1, начинается заряд конденсатора С1 через цепочку VD2, R5, R6, VD1. Как только конденсатор зарядится, а это произойдет через 15...20 с, то загорится индикатор HL1 «Готов», сигнализирующий о том, что напряжение на конденсаторе С1 достигло рабочей величины (120 В). Если теперь нажать на кнопку SB1 «Разряд», то откроется тиристор VS1 и через него и катушку-соленоид произойдет разряд конденсатора С1. Импульс тока, прошедший через катушку L1, создаст магнитное поле, которое и намагнитит заготовку из магнитного материала, находящуюся внутри соленоида. Катушка K1 может иметь различную форму и число витков, а такжe может быть снабжена сердечником определенной конфигурации из ферромагнитного материала. Например, для намагничивания кольцевых магнитов катушка L1 должна содержать 20 витков провода МГШВ-0,35, намотанных на сердечнике из электротехнической стали. В такой конструкции соленоида заготовки из сплава ЮНД4 намагничиваются до уровня 30...50 мТл. Подбирая опытным путем значения конденсатора С1 и резистора R3, можно получить другие уровни остаточной индукции. Например, увеличения намагниченности можно добиться увеличением емкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R3. Установку требуемой степени намагниченности детали можно сделать ступенчатой, например, выбирать переключателем конденсаторы необходимой емкости и резисторы определенного сопротивления. Налаживание устройства заключается в подборе максимально возможного сопротивления резистора R1, при котором надежно открывается тиристор VS1 после зажигания индикатора «Готов» и нажатия, а также последующего отпускания кнопки «Разряд». Для определения намагниченности детали можно собрать несложное устройство всего на трех широкораспространенных транзисторах согласно рис. 5.6. В основе его работы лежит открытие, сделанное английским физиком М. Фарадеем еще в далеком 1831 году. Если вблизи катушки индуктивности, лучше всего со стальным сердечником, перемещать постоянный магнит, то на выводах катушки появится ЭДС, величина которой зависит от напряженности магнитного поля и числа витков катушки. Теперь если этот сигнал подать на вход усилителя звуковой частоты, а на выходе усилителя включить индикатор, например, миниатюрную лампочку накаливания, то она засветится. Это и будет означать, что вблизи катушки находился намагниченный предмет. Схема индикатора намагниченности приведена на рис. 5.6. В устройстве катушка индуктивности является своеобразным датчиком намагниченности, который через конденсатор С1 подключен к усилительному каскаду на транзисторе VT1. Режим работы каскада по постоянному току задается резисторами R1 и R2. В зависимости от параметров транзистора, его статического коэффициента передачи и обратного тока коллектора, оптимальный режим работы устанавливается переменным резистором R1. В эмиттерную цепь транзистора первого каскада включен составной транзистор VT2, VT3 из транзисторов разной структуры. Нагрузкой составного транзистора служит сигнальная лампа EL1. Для ограничения тока, проходящего через лампочку в цепь базы транзистора VT2, включен резистор R3. Если вблизи катушки нет намагниченного предмета, то свечения лампы не видно. Но как только вблизи сердечника катушки появится намагниченный предмет, сигнальная лампа на мгновение вспыхнет. Чем больше предмет и сильнее его намагниченность, тем ярче вспышка лампы. В качестве датчика лучше всего взять катушку с сердечником от электромагнитных реле PСМ, РЭС6, РЭС9 или других, сопротивлением обмотки не менее 200 Ом. Заметим, что чем больше сопротивление обмотки, тем более чувствительным будет индикатор. Неплохие результаты получаются с самодельным датчиком. Для его изготовления берется отрезок стержня диаметром 8 и длиной 25 мм из феррита 600НН (от магнитной антенны карманных приемников). На стержень, на длине примерно 16 мм, наматывают внавал 300 витков провода ПЭВ-1 0,25...0,3, размещая их равномерно по всей поверхности. Сопротивление обмотки такого датчика примерно 5 Ом. Чувствительность датчика, необходимая для работы прибора, обеспечивается благодаря высокой магнитной проницаемости сердечника. Чувствительность зависит также от статического коэффициента передачи тока транзисторов, поэтому желательно использовать транзисторы с возможно большим значением этого параметра. Кроме того, транзистор VT1 должен быть с небольшим обратным током коллектора. Вместо МП103А можно применить транзисторы КТ315 с любым буквенным индексом, а вместо МП25Б — другие транзисторы серий МП25, МП26, обладающие коэффициентом передачи не менее 40. Конденсатор С1 может быть любого типа, например, К50-3, К50-6, К50-12. Постоянные резисторы — МЛТ-0,25, переменный — СП-1. Сигнальная лампа — на напряжение 3,5 В и возможно меньший ток, например, 0,15 А. Батарея питания — 3 элемента типа 316, выключатель — любой конструкции. Детали индикатора лучше всего смонтировать на небольшой печатной плате из фольгированного гетинакса толщиной 0,8...1 мм. Плату помещают в пластмассовую коробочку определенных размеров. На большей ее стороне устанавливают сигнальную лампочку, переменный резистор и выключатель, а на меньшей — катушку с сердечником таким образом, чтобы из отверстия стенки немного выступал наружу конец сердечника. Во время работы индикатора переменным резистором вначале устанавливают небольшую яркость свечения лампы, а только потом подносят к сердечнику датчика испытываемый предмет. При проверке слабо намагниченных предметов яркость сигнальной лампы немного увеличивают, чтобы лучше заметить изменение ее свечения
Рис. 5.5. Принципиальная электрическая схема намагничивания магнитов с использованием разряда конденсатора
Рис. 5.6. Принципиальная схема индикатора намагниченности предмета |
9. Оптический неразрушающий контроль основан на наблюдении или регистрации параметров оптического излучения, взаимодействующего с объектом контроля (ОК). Это взаимодействие связано с поглощением, отражением, рассеиванием, дисперсией, поляризацией и др. оптическими эффектами. Данный метод применяют для измерения геометрических параметров изделий, контроля состояния поверхности и обнаружения поверхностных дефектов, контроль напряженных состояний конструкций. Применяется для анализа состава вещества. Некоторые применения оптических метод контроля:
Контроль качества пайки микросхем
Ersasсope - установка для контроля качества пайки J-выводов и BGA-корпусов;
На рисунке показана правильная пайка (отмечена галочкой) и дефектная пайка (отмечена х)
автоматический оптический контроль печатных плат
Оператор оптического контроля за работой