Спектральный анализ в неразрушающем контроле (стр. 15 )

Рис. 19. Схема питания активированной дуги переменного тока

Поджиг осуществляется с помощью активизатора по схеме, предложенной (рис. 19). Повышающий трансформатор наибольшей мощности Т2 питается от сети переменного тока через реостат. В цепь вторичной обмотки включен конденсатор С2, который заряжается по мере повышения напряжения сети в начале каждого полупериода. Зарядка конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет напряжения пробоя вспомогательного разрядного промежутка Р1. После пробоя промежутка высоким напряжением конденсатор разряжается через цепь, состоящую из разрядника и катушки L2. В этом контуре возникают затухающие высокочастотные колебания, которые через повышающий трансформатор Т1 подаются на электроды Р и ионизируют дуговой промежуток. Первичной обмоткой трансформатора служит катушка колебательного контура, а вторичная обмотка L1 включается в цепь дуги. Конденсатор С1 замыкает цепь вторичной обмотки трансформатора и препятствует попаданию высокочастотных колебаний в сеть. Сопротивление конденсатора зависит от частоты n. Оно мало для высокочастотных колебаний. Поэтому практически все напряжение вторичной обмотки трансформатора приложено к электродам. Силовая часть схемы дуги переменного тока не отличается от схемы питания дуги постоянным током. Обычные параметры элементов схемы дуги переменного тока приведены на рисунке.

Работа и регулировка схемы производится следующим образом. Обе части схемы дуги переменного тока - активизатор и силовая часть – питаются от одной и той же сети, поэтому напряжение на электродах и на конденсаторе активизатора растут одновременно. Проследим изменение напряжения на электродах в течение 1 периода сети, т. е. за 1/50 секунды (рис. 20).

Рис. 20. Изменение напряжения на электродах при горении дуги переменного тока

В начале периода (момент I) напряжение на электродах равно нулю. Затем происходит постепенное повышение напряжения и одновременно идет зарядка конденсатора в активизаторе. В момент II происходит пробой разрядника, и высокочастотные колебания попадают на электроды и ионизируют воздушный промежуток. Возникает дуговой разряд. В силовой части схемы течет ток и напряжение сети гасится на реостате. Начиная с этого момента и до момента III, дуга горит также, как и при питании постоянным током. Активизатор не оказывает на нее влияния. В момент III напряжение сети становится недостаточным для поддержания дугового разряда. Ток в силовой цепи прекращается, напряжение на электродах снова становится равным напряжению сети. Дуга не горит до момента IV, когда в следующем полупериоде снова происходит поджиг дуги активизатором. Весь процесс повторяется, но катод и анод меняются местами. Таким образом, дуга переменного тока горит только часть времени и среднее значение тока, показываемого амперметром, меньше, чем фактический ток дуги в момент ее горения.

Характер горения дуги во времени можно определить, наблюдая ее изображение в зеркале. При покачивании зеркала видны отдельные светящиеся полоски. Каждая полоска соответствует горению дуги в течение половины периода тока чети. Если каждая полоска имеет разрыв, то это означает, что пробой промежутка происходит слишком рано, когда напряжение на электродах еще не достаточно для стабильного горения разряда. Необходимо увеличить фазу поджига, чтобы стабилизировать разряд/

Рис. 21. Характер горения дуги

Фазу поджига регулируют с помощью реостата в цепи первичной обмотки трансформатора. Уменьшая зарядный ток конденсатора в активизаторе, увеличивают фазу поджига. Продолжительность фактического горения разряда при этом уменьшается. Разряд становится более жестким. Регулировать фазу изменением зазора в разряднике не рекомендуется. При большом напряжении пробоя разрядника выходит из строя конденсатор колебательного контура. Таким образом, изменяя фазу поджига, находят стабильный режим работы дуги и в некоторых пределах меняют характер разряда.

Глава 4. Оптика спектральных аппаратов

4.1. Призма

При прохождении света через границу двух сред, происходит его разложение, так как показатель преломления зависит от длины волны. Показатель преломления обычно уменьшается с ростом длины волны. С увеличением угол преломления уменьшается. Зависимость угла преломления от длины волны называется дисперсией. Величину дисперсии данного вещества характеризуют скоростью изменения показателя преломления при изменении длины волны . При одном и том же угле падения для лучей с различной длиной волны углы преломления различны.

Источник света и луч, падающий на границу раздела двух сред, находятся в воздухе. Преломленный разложенный свет распространяется в более плотной среде, например в стекле. Его необходимо снова вывести в воздух. Если вторая граница раздела параллельна первой, то разложенные лучи разной длины волны снова станут параллельными (рис. 22, а)

а б

Рис. 22. Прохождение параллельного светового пучка через: а – плоскопараллельную пластинку, б – через призму

Если среду взять в виде треугольной призмы, то при втором преломлении угол между лучами с разной еще больше увеличится (рис. 22, б). Впервые разложение света осуществил в 1672 г. И. Ньютон.

Основание призмы – грань, через которую не проходит световой пучок. Ребро, лежащее против основания, называется преломляющим ребром, а угол – преломляющим углом призмы. Преломляющие грани – грани, лежащие против основания; - преломляющий угол призмы, - угол отклонения, лежащий между направлением луча, падающего на призму и выходящего из него.

а б

Рис. 23. Ход лучей в призме в горизонтальном сечении (а, б)

Направление лучей после призмы зависит от длины волны света и от угла падения. В разложенном пучке все лучи одной длины волны должны идти по одному направлению. Свет с другой длиной волны в этом направлении не должен распространяться. Поэтому необходимо, чтобы падающий на призму световой пучок был параллельным, тогда направление выходящих лучей зависит только от длины волны. Угол падения выбирают обычно так, чтобы световой пучок внутри призмы был параллелен основанию. При этом , т. е. луч проходит через призму симметрично (рис. 23, а). Угол отклонения для луча любой длины волны в этом случае наименьший по сравнению с прохождением этого же луча через призму в другом направлении. Призму обычно устанавливают так, чтобы свет проходил через нее под углом наименьшего отклонения. При такой установке достигается лучшее качество спектра.

Наибольшее отклонение испытывают коротковолновые лучи (угол отклонения ), наименьшее отклонение – длинноволновые лучи (угол отклонения ). Разность углов отклонения определяет угловую ширину спектра (рис. 23, б).

Так как все лучи не могут одновременно проходить призму под углом наименьшего отклонения, то ее устанавливают так, чтобы луч, который находится в центре спектра (делит угол пополам), проходил призму параллельно основанию. Дисперсия вещества уменьшается с ростом длины волны, в связи с этим средний луч лежит не в середине рабочей области спектра призмы, а смещен в сторону коротких волн.

Угловая дисперсия

Способность призмы разделять в пространстве лучи с разными длинами волн характеризуется ее угловой дисперсией , которая показывает скорость изменения угла отклонения с изменением длины волны. Угловая дисперсия зависит от преломляющего угла призмы и дисперсии материала, из которого она сделана.

(26)

Для изготовления призмы выбирают прозрачные материалы с наибольшей дисперсией в рабочей области. Все вещества имеют большую дисперсию вблизи полос поглощения, где взаимодействие света с веществом проявляется наиболее сильно.

Так кварц сильно поглощает свет с длиной волны короче 1900 - 1850, поэтому кварцевые призмы имеют в далекой и средней ультрафиолетовой области.

Преломляющий угол призмы, нельзя делать слишком большим, так как угол падения лучей на вторую грань увеличивается, и они остаются внутри призмы из-за полного внутреннего отражения, которое всегда имеет место при переходе света в менее плотную среду, если рассчитанный угол преломления оказывается больше прямого. Обычно преломляющий угол призмы около 600.

Рис. 23. Разложение света в спектр при помощи призмы

Действие призмы на световой пучок показано на рис. 23.

Материалы для изготовления призм