Devices and Methods of Measurements (E-Journal) / Приборы и методы измерений
Not a member yet
490 research outputs found
Sort by
Система устранения аварийных сбросов в сточные воды предприятий с использованием относительного описания спектров веществ
Get PDFPeak emergency discharges of harmful substances to the industrial companies waste waters that normally form coagulates over time present a serious environmental problem. These coagulates can enter natural water bodies during the wastewater discharge. Thus, detecting these coagulates in real-time is a relevant problem.To solve this problem, the authors suggest building an automated system that shall record and identify the emergency harmful substances discharges to the industrial companies waste waters caused by accidents. This system features a laser probing module which scans waste water at several wavelengths simultaneously and in real time.Emergency discharge identification is performed based on the substance transmission spectra analysis using the original description of the recorded substance spectra digital signals. The relative description on the components of the lattice function of the spectrum of emergency discharges is used, constructed using the order ratio between the components of the lattice function.The emergency discharge identification can be implemented by comparing the relative description of the emergency discharge spectrum with the reference spectra for the harmful substances that can be present at the given industrial facility, and the standards of the spectra of these substances are presented in the form of a relative description using the ratio “more”–“less”.The authors provide a flow chart for the emergency discharge elimination system, describe its operation and the functions fulfilled by its elements. The system features an emergency coagulate identification device, a processing device for the spectrum recorded that can also store the reference spectra of harmful substances, and a valve-control device for the waste water system. Due to installation of laser radiation sources along the perimeter of the pipe along which the liquid moves, simultaneous laser action on the emergency clot of harmful substances passing through the pipe is ensured. The analysis of the clot passing through the sewer pipe allows opening the valves for each of the predicted emergency clots when receiving a command from the control device and diverting the clot that has appeared to the appropriate sump. Серьёзной экологической проблемой являются залповые аварийные сбросы вредных веществ в сточные воды предприятий, которые, как правило, представляют сгустки определённой длительности. Образованные сгустки могут попасть в естественные водоёмы при сбросе сточных вод. Поэтому актуальна задача обнаружения указанных сгустков в реальном масштабе времени.Для решения данной задачи предлагается вариант построения автоматизированной системы фиксации и идентификации аварийных сбросов вредных веществ в сточные воды промышленного предприятия при запроектных авариях. Отличие системы заключается в использовании лазерного зондирования сточных вод одновременно на нескольких длинах волн излучения в реальном масштабе времени.Идентификация аварийных сбросов производится на основании анализа спектров пропускания веществ с использованием оригинального описания цифровых сигналов регистрируемых спектров веществ. Используется относительное описание на составляющих решетчатой функции спектра аварийных сбросов, построенное с использованием отношения порядка между составляющими решетчатой функции. Идентификация аварийного сброса осуществляется путём сравнения относительного описания спектра аварийного сброса с эталонами спектров возможных вредных веществ для данного предприятия, причём эталоны спектров этих веществ представлены в виде относительного описания с использованием отношения «больше»–«меньше».Приведена структурная схема системы устранения аварийных сбросов, описана её работа и назначение отдельных элементов системы. Система содержит устройство идентификации аварийных сгустков, устройство обработки регистрируемых спектров и хранения эталонов спектров вредных веществ и устройство управления задвижками в системе сточных вод. За счёт установки источников лазерного излучения по периметру трубы, по которой движется жидкость, обеспечивается одновременное лазерное воздействие на проходящий по трубе аварийный сгусток вредных веществ. Анализ проходящего по сточной трубе сгустка позволяет проводить открытие задвижек для каждого из прогнозируемых аварийных сгустков при получении команды от устройства управления и отвести появившийся сгусток в соответствующий отстойник
Коррекция вклада рассеянного фотонного излучения в показания ионизационной камеры при оценке качества рентгеновского излучения
Get PDFReduction of the systematic error when determining the characteristics of the reference X-ray radiation fields is an essential task according to the ISO 4037-1:2019 standard. This task is especially important in dosimetry laboratories when establishing the qualities of reference photon fields. The aim of the study was to develop a method that allows taking into account the contribution of radiation scattered on the filter when determining the half-value layer of the photon field generated by the X-ray unit. Another goal was to reduce the computational cost of determining this contribution.One of the major contributors to the systematic error in measuring the half-value layer is the radiation scattered on the filter material. The standard recommends that this error should be taken into account in the measurement. But it does not provide any methodology that would do this.The study investigated the possibility of reducing the contribution of scattered radiation to the ionization chamber readings when assessing the radiation quality of the X-ray unit by the means of half-value layer. The study utilized the (N, H, L) quality series as reference fields according to ISO 4037-1:2019.Contribution of the scattered radiation to the half-value layer was compensated with the correction coefficients; they were calculated with the FLUKA Monte Carlo software according to the zero-aperture approximation method. Unlike other similar methods, the proposed approach employs kinetic energy released to matter (kerma), to air in this case, as the main value, which, when utilized instead of deposited energy, reduces the program’s runtime several fold.Correctness of the results obtained in this work was verified by comparing the calculated values of the half-value layer with the tabulated ones provided in the ISO 4037-1:2019 standard. The deviation of calculated values from those specified in the standard does not exceed 2 %.Calculation results showed that the error contributed by scattered radiation to the magnitude of the halfvalue layer in direct measurements does not exceed 5 %. The use of the air kerma allowed us to significantly reduce the time for calculating the correction coefficients by the factor of 6–16 times with respect to other methods, depending on the radiation quality series. This made it possible to calculate correction factors for the source-detector distance equal to 2.5 meters.Уменьшение систематической погрешности при определении характеристик эталонных полей рентгеновского излучения в соответствии со стандартом ISO 4037-1:2019 является актуальной задачей при установлении качеств излучения в дозиметрических лабораториях. Целью работы являлась разработка метода, позволяющего учесть вклад излучения, рассеянного на фильтре, при определении слоя половинного ослабления поля фотонного излучения, генерируемого рентгеновской установкой, а также уменьшить затраты на определение этого вклада.Одним из основных факторов, который вносит систематическую погрешность при измерении слоя половинного ослабления, является излучение, рассеянное на материале фильтра. Стандарт рекомендует учёт этой погрешности при проведении измерений, однако не содержит методики, которая позволила бы это сделать.В работе исследовалась возможность уменьшения вклада рассеянного излучения в отклик ионизационной камеры при оценке характеристик полей излучения рентгеновской установки с помощью измерения слоёв половинного ослабления для N-серии, L-серии и H-серии качеств рентгеновского излучения согласно стандарту ISO 4037-1:2019. Компенсация вклада рассеянного излучения в результаты измерений производилась путём применения корректирующих коэффициентов. Расчёт коэффициентов производился методом нулевой апертуры, реализованным в Монте-Карло программе FLUKA. Основным отличием метода, предложенного в данной работе, является выбор воздушной кермы в качестве расчётной величины отклика компьютерной модели ионизационной камеры на воздействие фотонного излучения. Корректность результатов, полученных в данной работе, проверялась сопоставлением расчётных значений слоёв половинного ослабления с табличными значениями, приведёнными в стандарте ISO 4037-1:2019. Отклонение расчётных значений от указанных в стандарте не превышает 2 %.Установлено, что погрешность, вносимая рассеянным излучением в величину слоя половинного ослабления при прямых измерениях, не превышает 5 %. Использование воздушной кермы позволило существенно сократить время расчёта коэффициентов коррекции (относительно других методов, где в качестве отклика модели ионизационной камеры используется поглощённая энергия) в 6–16 раз в зависимости от серии качества излучения. Это позволило произвести расчёт поправочных коэффициентов для расстояния источник–детектор, равного 2,5 м
Расчёт поправочных коэффициентов при измерении твёрдости по Виккерсу на неплоской поверхности
Get PDFThe exact determination of Vickers HV hardness is important for determining of the product material mechanical properties. An important aspect of measuring HV is to obtain its values on a non-planar surface. Regulatory documents contain table values of correction factors K which depend on the surface shape (convex or concave, spherical or cylindrical), its curvature (diameter D) and hardness (arithmetic mean d of indentation diagonal lengths) but this does not solved the problem. The K values for d/D ratios not given in the tables are determined by interpolation from the closest to the measured tabulated d/D values. The error in the representation of these tabulated d/D values is fully included in the error of determining the K coefficient for the measured d/D ratio. The aim of the work was to simplify the calculation of correction factors K for Vickers hardness measurements on non-planar surfaces and to reduce the calculation error compared to the methodology governed by the regulations.The method presented is based on a statistical analysis of K coefficients, presented in regulatory documents for cases considered in the form of tables. The sufficiency of using of a quadratic power function for approximating K(d/D) dependences and the necessity of fulfilling the physically justified condition K ≡ 1 at zero curvature of tested surface have been substantiated. Simplification of calculation of K coefficient and decrease of calculation error in comparison with the recommended in the regulatory documents obtaining of K value by linear interpolation relative to two adjacent table values are shown.The reduction of the calculation error in comparison with the calculation recommended in the regulatory documents occurred because of the reason that when calculating by the developed formulas, the error in the value of the calculated for a specific value of d/D coefficient K is averaged over all n values of d/D given in the table of GOST for a given surface. That is, the error is reduced by a factor of about √n 2 in comparison with the calculation according to the regulated procedure. This is illustrated by the above numerical data and an example of the use of the method.The obtained formulas for calculation of correction coefficients K when measuring hardness HV on spherical and cylindrical (concave and convex) surfaces are reasonable to use for automatic calculation of HV on items with a non-planar surface.Точное определение твёрдости HV по Виккерсу важно для определения механических свойств материала изделий. Важным аспектом измерения HV является получение её значений на неплоской поверхности. Включение в нормативные документы табличных значений поправочных коэффициентов К, зависящих от формы (выпуклая или вогнутая, сферическая или цилиндрическая) поверхности, её кривизны (диаметра D) и твёрдости (среднего арифметического d длин диагоналей отпечатка) не решает проблему. Значения К для отношений d/D, не приведённых в таблицах, определяют интерполяцией от ближайших к измеренному табличных значений d/D. Погрешность представления этих табличных значений d/D полностью включается в погрешность определения искомого коэффициента К для измеренного отношения d/D. Цель работы – упрощение расчёта поправочных коэффициентов К при измерении твёрдости по Виккерсу на неплоских поверхностях и снижение погрешности расчёта по сравнению с методикой, регламентированной нормативными документами.Разработка основана на статистическом анализе коэффициентов К, представленных в нормативных документах для рассмотренных случаев в виде таблиц. Обоснована достаточность использования квадратичной степенной функции для аппроксимации зависимостей К(d/D) и необходимость выполнения физически обоснованного условия К ≡ 1 при нулевой кривизне испытуемой поверхности. Показано упрощение расчёта коэффициента К и снижение погрешности расчёта по сравнению с рекомендованным в нормативных документах получением значения К линейной интерполяцией относительно двух соседних табличных значений.Снижение погрешности расчёта по сравнению с расчётом, рекомендованным в нормативных документах, происходит за счёт того, что при расчёте по разработанным формулам погрешность в значении рассчитанного для конкретного значения d/D коэффициента К усредняется по всем n значениям d/D, приведённым в таблице ГОСТа для данной поверхности. То есть снижается примерно в √n 2 раз по сравнению с расчётом по регламентированной методике. Это иллюстрируют приведённые численные данные и пример использования методики.Полученные формулы для расчёта поправочных коэффициентов К при измерении твёрдости HV на сферических и цилиндрических (вогнутых и выпуклых) поверхностях целесообразно использовать для автоматического расчёта HV на изделиях с неплоской поверхностью
Влияние габаритных параметров цилиндрического экрана на эффективность экранирования
Get PDFStudy of dimensional parametersʼ influence on shielding properties of cylindrical shields will allow to optimise the fusion process, as well as to reduce production costs by reducing the material used. The purpose of this work was to compare results of theoretical calculation of shielding effectiveness of an infinite cylindrical shield with the data obtained in real conditions.A cylindrical Ni-Fe shield was synthesised by electrochemical deposition with length of 32 cm, diameter of 4.5 cm and shielding thickness of ≈ 100 µm. The cylinder length was then reduced from 32 cm to 6 cm in 4 cm increments and for each cylinder length shielding effectiveness was measured using three-coordinate Helmholtz field-forming system.The measurement results show that the calculation of shielding effectiveness of infinite cylindrical shield is valid for cylinder lengths l ≥ 18–20 cm. Shielding effectiveness is markedly reduced at values of l ˂ 15 cm.Analysis of data obtained allowed to conclude that it is necessary to determine the correction factor when calculating a cylindrical screen shielding efficiencyИзучение влияния габаритных параметров на экранирующие свойства цилиндрических экранов позволит оптимизировать процесс синтеза, а также снизить затраты на производство, за счёт уменьшения используемого материала. Целью данной работы было сравнение результатов теоретического расчёта эффективности экранирования бесконечного цилиндрического экрана и данных, полученных в реальных условиях.Методом электрохимического осаждения был синтезирован цилиндрический экран Ni-Fe, длина которого составила 32 см, диаметр 4,5 см, толщина экранирующего покрытия составила≈ 100 мкм. Затем длина цилиндра уменьшалась от 30 до 6 см с шагом в 4 см, для каждой длины цилиндра была измерена эффективность экранирования с помощью полеобразующей системы трёхкоординатных катушек Гельмгольца.Результаты измерений показали, что расчёт эффективности экранирования бесконечного цилиндрического экрана справедлив при длине цилиндра l ≥ 18–20 см. При значениях l ˂ 15 см эффективность экранирования заметно снижается.Анализ полученных данных позволил сделать вывод о необходимости определения поправочного коэффициента при расчётах эффективности экранирования цилиндрического экрана
Оценка продолжительности сеанса лучевой терапии на этапе предлучевой подготовки
Get PDFThe treatment planning process includes a review of the radiation treatment plan which leads to a decision on the patientʼs treatment technique. The scope of this study was to create a mathematical model for calculating of a radiation therapy session duration during the pre-radiation planning stage.For dosimetric planning of radiation treatment the authors provided a formula and an algorithm for determining of a patientʼs irradiation session duration. Radiation therapy session parameters such as radiation technique, number of monitor units, characteristics of radiotherapy equipment, number of radiation fields, radiation field parameters (angles of rotation of the radiotherapy coach, collimator, gantry), presence / absence of dose-modulating devices, dose rate, and duration of patient position verification procedures have all been taken into account during the development of software. The developed application explains how to define typical timing characteristics for various items as well as how to select a template from a built-in drop-down menu. If the dosimetric plan does not match for one of the templates, the program provides a space for defining of all parameters manually.The anticipated deviations of the true indicators from the expected indicators of the duration of the radiation therapy session were assessed. A total of 300 cases have been completely measured, with 100 cases studied for each irradiation technique (IMRT, VMAT, 3D). The maximum detection confidence value for the 3DCRT irradiation technique is 2.3 %, while the deviation for the IMRT and VMAT irradiation techniques is less than 1 %. The magnitude and degree of the deviation of the measured value from the expected one for a variety of characteristics and features have been revealed to depend on the actions of the personnel.The program developed allows medical physicists to analyze the timing parameters of the specified dosimetric planning methodologies directly on the treatment planning workstation. Evaluation of the duration of a radiation therapy session during the treatment planning stage, selection of various radiation treatment modalities, and consideration of the characteristics of the radiation session in each clinical case are available for analysis and further justified action. Анализ плана лучевого лечения является неотъемлемой частью процесса предлучевой подготовки, в результате которого принимается решение о методике лечения пациента. Целью данной работы являлась разработка математической модели определения продолжительности сеанса лучевой терапии на этапе предлучевой подготовки.Авторами предложены формула и алгоритм расчёта продолжительности сеанса облучения пациента на этапе дозиметрического планирования лучевого лечения. Разработано программное обеспечение расчёта продолжительности сеанса облучения, учитывающее значения всех параметров сеанса лучевой терапии: методику облучения, количество мониторных единиц, характеристики радиотерапевтического оборудования, количество радиационных полей, параметры полей облучения (углы поворота радиотерапевтического стола, коллиматора, штатива аппарата), наличие/ отсутствие дозомодулирующих устройств, мощность дозы, продолжительность верификации положения пациента. В программе предусмотрена установка стандартных параметров плана облучения для различных локализаций и методик путём выбора конкретного шаблона из выпадающего списка. В случае, если дозиметрический план не соответствует ни одному из шаблонов, в программе предусмотрен ввод параметров плана вручную.Произведена оценка отклонений, рассчитываемых разработанной программой значений продолжительности сеанса лучевой терапии от истинных значений. Измерения проведены для 300 случаев: исследованы по 100 случаев для каждой методики облучения (IMRT, VMAT, 3D). Максимальное выявленное отклонение рассчитанного значения от истинного составило 2,3 % для методики облучения 3DCRT, для методик облучения IMRT и VMAT отклонение составило менее 1 %. Выявлено, что с увеличением количества процедур, напрямую связанных с действиями персонала, увеличивается и величина отклонения рассчитанного значения с измеренным.Разработанное программное обеспечение позволяет оценивать временные параметры выбранных подходов дозиметрического планирования на рабочем месте медицинского физика. Оценка длительности сеанса лучевой терапии на этапе предлучевой подготовки способствует выбору оптимальной методики лучевого лечения с учётом индивидуальных параметров сеанса облучения в каждом конкретном клиническом случае.
Тензорное исчисление в цифровой колориметрии
Get PDFAny object can have many implementations in the form of digital images and any digital image can be processed many times increasing or decreasing accuracy and reliability. Digital colorimetry faces the need to work out issues of ensuring accuracy, metrological traceability and reliability. The purpose of this work was to generalize approaches to the description of multidimensional quantized spaces and show the possibilities of their adaptation to digital colorimetry. This approach will minimize the private and global risks in measurements.For color identification digital colorimetry uses standard color models and spaces. Most of them are empirical and are improved during the transition from standard to real observation conditions taking into account the phenomena of vision and the age of observers. From the point of view of measurement, a digital image can be represented by a combinatorial model of an information and measurement channel with the appearance of the phenomenon of a color covariance hypercube requiring a significant amount of memory for data storage and processing. The transition from the covariance hypercube to high-dimensional matrices and tensors of the first, second and higher ranks provides the prospect of optimizing the color parameters of a digital image by the criterion of information entropy.Tensor calculus provides opportunities for expanding the dynamic range in color measurements describing multidimensional vector fields and quantized spaces with indexing tensors and decomposing them into matrices of low orders.The proposed complex approach based on tensor calculus. According to this approach the color space is a set of directed vector fields undergoing sampling, quantization and coding operations. Also it is a dynamic open system exchanging information with the environment at a given level and to identify color with specified levels of accuracy, reliability, uncertainty and entropy.Поскольку любой объект может иметь множество реализаций в виде цифровых изображений, а любое цифровое изображение может быть множество раз подвергнуто обработке, повышающей или понижающей точность и достоверность, цифровая колориметрия сталкивается с необходимостью проработки вопросов обеспечения точности, метрологической прослеживаемости и достоверности. Цель данной работы – обобщить подходы к описанию многомерных квантованных пространств и показать возможности их адаптации к цифровой колориметрии, что позволит минимизировать частные и глобальные риски, возникающие в измерениях.Для идентификации цвета цифровая колориметрия использует стандартные цветовые модели и пространства, большинство из которых являются эмпирическими и совершенствуются при переходе от стандартных к реальным условиям наблюдения с учётом феноменов зрения и возраста наблюдателей. Цифровое изображение с точки зрения измерения может быть представлено комбинаторной моделью информационно-измерительного канала с возникновением феномена цветового ковариационного гиперкуба, требующего значительного объёма памяти для хранения и обработки данных. Переход от ковариационного гиперкуба к матрицам высоких размерностей и тензорам первого, второго и более высоких рангов предоставляет перспективу оптимизации цветовых параметров цифрового изображения по критерию информационной энтропии.Тензорное исчисление предоставляет возможности расширения динамического диапазона в измерениях цвета, описания многомерных векторных полей и квантованных пространств с индексацией тензоров и разложением их на матрицы низких порядков.Предложенный комплексный подход, основанный на тензорном исчислении, позволяет рассматривать цветовое пространство как совокупность направленных векторных полей, подвергающихся операциям дискретизации, квантования и кодирования, как динамическую открытую систему, обменивающуюся информацией с окружающей средой с заданным уровнем, и идентифицировать цвет с заданными уровнями точности, достоверности, неопределённости и энтропии
Высокочастотный конденсатор с рабочим веществом «изолятор нелегированный кремний изолятор»
Get PDFThe study of the parameters of capacitors with various working substances is of interest for the design and creation of electronic elements, in particular for the development of high-frequency phase-shifting circuits.The purpose of the work is to calculate the high-frequency capacitance of a capacitor with the working substance "insulator-undoped silicon-insulator" at different applied to the capacitor direct current (DC) voltages, measuring signal frequencies and temperatures.A model of such the capacitor is proposed, in which 30 µm thick layer of undoped (intrinsic) crystalline silicon (i-Si) is separated from each of the capacitor electrodes by 1 µm thick insulator layer (silicon dioxide).The dependences of the capacitor capacitance on the DC electrical voltage U on metal electrodes at zero frequency and at the measuring signal frequency of 1 MHz at absolute temperatures T = 300 and 400 K are calculated. It is shown that the real part of the capacitor capacitance increases monotonically, while the imaginary part is negative and non-monotonically depends on U at the temperature T = 300 K. An increase in the real part of the capacitor capacitance up to the geometric capacitance of oxide layers with increasing temperature is due to a decrease in the electrical resistance of i-Si layer. As a result, with an increase in temperature up to 400 K, the real and imaginary parts of the capacitance take constant values independent of U. The capacitance of i-Si layer with an increase in both temperature T and voltage U is shunted by the electrical conductivity of this layer. The phase shift is determined for a sinusoidal electrical signal with a frequency of 0.3, 1, 10, 30, 100, and 300 MHz applied to the capacitor at temperatures 300 and 400 K.Исследование параметров электрических конденсаторов с различными рабочими веществами представляет интерес для проектирования и создания элементов электроники, в частности для разработки высокочастотных фазосдвигающих цепей.Цель работы рассчитать высокочастотную электрическую емкость конденсатора с рабочим веществом «изолятор нелегированный кремний изолятор» при различных подаваемых на конденсатор постоянных напряжениях, частотах измерительного сигнала и температурах.Предложена модель такого конденсатора, в которой слой нелегированного (собственного) кристаллического кремния (i-Si) толщиной 30 мкм отделен от каждого из электродов конденсатора слоем изолятора (диоксида кремния) толщиной 1 мкм.Рассчитаны зависимости емкости конденсатора от постоянного электрического напряжения U на металлических электродах на нулевой частоте и на частоте измерительного сигнала 1 МГц при абсолютных температурах T = 300 и 400 К. Показано, что действительная часть емкости конденсатора монотонно возрастает, а мнимая часть отрицательна и немонотонно зависит от U при температуре T = 300 К. Увеличение действительной части емкости конденсатора до геометрической емкости оксидных слоев при увеличении температуры обусловлено уменьшением электрического сопротивления слоя i-Si. Вследствие этого с увеличением температуры до 400 К действительная и мнимая части емкости принимают постоянные значения, независящие от U. Емкость слоя i-Si при увеличении как температуры T, так и напряжения U шунтируется электрической проводимостью этого слоя. Определен сдвиг фаз для синусоидального электрического сигнала с частотой 0,3; 1; 10; 30; 100 и 300 МГц, подаваемого на конденсатор при температурах 300 и 400 К
Неразрушающий контроль качества термообработки стальных образцов, полученных аддитивной технологией, магнитошумовым методом
Get PDFThe manufacture of products using additive technologies is accompanied by the unpredictable appearance of inhomogeneity of properties, anisotropy, residual stresses, porosity, and other defects. Therefore, there is a great relevance of non-destructive quality control of products obtained by additive technologies. The purpose of the paper is the experimental investigation of the possibility of testing and evaluation of the quality of heat treatment of three-dimensional and cast samples by non-destructive control methods.The low-alloy steel 09G2S samples, which was obtained by casting and selective laser sintering different modes of subsequent heat treatments were studied. The method of the Barkhausen effect and the instrumented indentation method for measuring the material hardness were applied.It was experimentally established that both methods are highly sensitive to annealed and normalized three-dimensional samples and their rejection. Compared to the hardness measurement method, which is mainly associated with phase-structural changes, the magnetic noise method due to selectivity to other controlled parameters is additionally sensitive to cast samples (at the same time the microstructures of cast and normalized three-dimensional samples are close to each other according to X-ray data).The magnetic noise method can be used as one of the physical methods for evaluation the quality and control of the heat treatment of 3D samples at the manufacturing stage when testing their types and modes, as well as sorting samples. Производство изделий по аддитивным технологиям, как правило, сопровождается несанкционированным появлением и ростом неоднородности свойств, анизотропии, остаточных напряжений, пористости и других дефектов. Поэтому резко возросла актуальность неразрушающего контроля качества изделий, полученных с помощью аддитивных технологий. Цель работы – экспериментально исследовать возможность контроля и оценки качества термической обработки трёхмерных и литых образцов с помощью неразрушающих методов контроля.Исследовались стальные образцы из низколегированной стали 09Г2С, полученные методом селективного лазерного сплавления с разными видами и режимами последующих термических обработок и литьём. Методами исследования являлись магнитошумовой метод, реализующий магнитный метод эффекта Баркгаузена, и контактно-динамический метод измерения твёрдости материала.Экспериментально установлено, что оба метода обладают высокой чувствительностью к отожжённым и нормализованным трёхмерным образцам и их отбраковке. Магнитошумовой метод, в отличие от метода твёрдометрии, связанного, преимущественно, с фазово-структурными изменениями, благодаря селективности к другим контролируемым параметрам, дополнительно обладает чувствительностью к литьевым образцам, хотя микроструктуры литых и нормализованных трёхмерных образцов по данным рентгеноструктурного анализа близки между собой.Магнитошумовой метод может быть использован в качестве одного из физических методов оценки качества и контроля термообработки 3D-образцов на стадии изготовления при отработке их видов, режимов и разбраковке образцов.
Спектрофотометры диффузного отражения на основе мини-спектрометров C12880MA и C11708MA Hamamatsu
Get PDFDiffuse reflection spectroscopy with spatial resolution is a promising direction of non-destructive control of the properties of a number of scattering fine-dispersed materials, including food products. It can find wide practical application only in the presence of compact, easy-to-use and inexpensive spectrophotometric equipment. The aim of the article is to investigate the possibility of creating portable spectrophotometers based on Hamamatsu mini-spectrometers, which work together with modern computing facilities.The schematics for connecting the C12880MA and C11708MA mini-spectrometers to portable computing devices are reviewed. Shows the feasibility of using a small-sized microprocessor board ARM STM32F103C8T6 (Blue pill) on the chip STM32F103C8T6. Its use in the connection scheme has simplified data exchange with the control computer via USB interface and the formation of all the signals that are needed to control the mini-spectrometer.Two experimental samples of spectrophotometers based on C12880MA and C11708MA mini-spectrometers and STM32 microprocessors were created and their characteristics were studied. The calibration procedure and features of the software for these spectrophotometers are presented. The described features ensure the efficiency of software modification for the spectrophotometric problem to be solved. The presence of distortions of the registered spectra in the short-wave part of the spectral range of C12880MA was revealed. They arise due to focusing by the concave diffraction grating of a part of the radiation scattered by it into zero order.Approbation of developed portable spectrophotometers based on Hamamatsu mini-spectrometers indicates the possibility of their use in portable spectrophotometric equipment and devices for spectral control of optical properties of scattering materials. The described calibration technique allows you to determine the range of the spectrum, in which the distortions of the recorded spectra are minimal. The proposed solutions significantly reduce the cost of diffuse reflectance spectroscopy devices with spatial resolution and expand the possibilities of their use in various branches of science and industry.Спектроскопия диффузного отражения с пространственным разрешением – перспективное направление неразрушающего контроля свойств ряда рассеивающих мелкодисперсных материалов, в том числе и продуктов питания. Она может найти широкое практическое применение только при наличии компактной, простой в применении и недорогой спектрофотометрической техники. Цель статьи – исследование возможности создания портативных спектрофотометров на основе мини-спектрометров Hamamatsu, которые работают в комплексе с современными вычислительными средствами.Рассмотрены схемы подключения мини-спектрометров C12880MA и C11708MA к портативным вычислительным устройствам. Показана целесообразность использования малогабаритной микропроцессорной платы ARM STM32F103C8T6 (Blue pill) на чипе STM32F103C8T6. Её использование в схеме подключения позволило упростить обмен данными с управляющим компьютером по USB интерфейсу и формирование всех сигналов, которые необходимы для управления работой мини-спектрометра.Созданы два экспериментальных образца спектрофотометров на основе мини-спектрометров C12880MA и C11708MA и микропроцессоров STM32 и исследованы их характеристики. Приведены методика градуировки и особенности программного обеспечения этих спектрофотометров. Описанные особенности обеспечивают оперативность модификации программного обеспечения под решаемую спектрофотометрическую задачу. Выявлено наличие искажений регистрируемых спектров в коротковолновом участке спектрального диапазона C12880MA. Они возникают за счёт фокусировки вогнутой дифракционной решеткой части рассеиваемого ей излучения в нулевой порядок.Апробация созданных портативных спектрофотометров на основе мини-спектрометров Hamamatsu указывает на возможность их применения в портативной спектрофотометрической технике и устройствах спектрального контроля оптических свойств рассеивающих материалов. Описанная методика градуировки позволяет определять диапазон спектра, в котором искажения регистрируемых спектров минимальны. Предлагаемые решения позволяют существенно снизить стоимость устройств спектроскопии диффузного отражения с пространственным разрешением и расширить возможности их использования в различных отраслях науки и производства