Устройство для анализа разнородных частиц, возникающих в процессе шлифования

Устройство для анализа разнородных частиц, возникающих в процессе шлифования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к оптическим устройствам анализа разнородных частиц, и может быть использовано для исследования таких свойств микрочастиц, образующихся в процессе технологической обработки поверхностей шлифованием, как размеры, форма, скорость, материал . Цель изобретения состоит в повышении точности анализа и повышении его информативности за счет дополнительного определения скорости и материала частиц. Поток частиц, образую1 1ихся при контакте обрабатываемой поверхности и шлифовального круга , зондируют лазерньм световым пучком . Интерференционно-дифракционное изображение частиц регистрируется фотоппастинкой, позволяющей впоследствии определить размер и форму зарегистрированной частицы. Одновременно регистрируется скорость частицы с помощью средств доплеровской анемометрии . Поток исследуемых частиц на пути к анализируемому объему подвергается сепарации наложением электрического и магнитного поля для разделения траекторий заряженных частиц (капель,смазочно-охлаждающей жидкости ) и незаряженных частиц (из металла или абразива). Встречный поток либо сопоток инертного газа позволяет обеспечить заметную разность скоростей частиц различной плотности (металл или абразив) при попадании этих частиц в анализируемый объем. По этой разности скоростей идентифицируется материал частицы. 4 з.п, ф-лы, 1 ил. (С (Л 4 СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК I) 4 G 01 N 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4060634/31-25 (22) 22.04.86 (46) 15.01.89. Бюл. й- 2 (71) Физико-технический институт

АН БССР (72) П.И. Ящерицын, В.В. Смоля к, П. В.Моисеенко, Д.И. Кремко и В.В.Маникало (53) 539.215.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 805125, кл. G 01 N 15/05, 1981 °

Koziarski А. Pomiary, Automatyka, kontrola, v. 29, У 4, 1983, s. 132. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА РАЗНОРОДHblX ЧАСТИЦ ВОЗНИКАЮЩИХ В lIPOIJECCE

ШЛИФОВАНИЯ (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к оптическим устройствам анализа разнородных частиц, и может быть использовано для исследования таких свойств микрочастиц, образующихся в процессе технологической обработки поверхностей шлифованием, как размеры, форма, скорость, материал. Цель изобретения состоит в повышении точности анализа и повышении его информативности за счет дополниÄÄSUÄÄ 1451589 А1 тельного определения скорости и материала частиц. Поток частиц, образующихся при контакте обрабатываемой поверхности и шлифовального круга, зондируют лазерным световым пуч" ком. Интерференционно-дифр акционное изображение частиц регистрируется фотопластинкой, позволяющей впоследствии определить размер и форму зарегистрированной частицы. Одновременно регистрируется скорость частицы с помощью средств допперовской анемометрии, Поток исследуемых частиц на пути к анализируемому объему подвергается сепарации наложением электрического и магнитного поля для разделения траекторий заряженных частиц (капель смазочно-охлаждакщей жидкости) и незаряженных частиц (из металла или абразива) ° Встречный поток либо сопоток инертного газа позволяет обеспечить заметную разность скоростей частиц различной плотности (металл или абразив) при попадании . этих частиц в анализируемый объем, По этой разности скоростей идентифицируется материал частицы. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1451589

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим устройствам измерения параметров частиц, и может быть ( использовано в производственных и лабораторных условиях для определения размера, формы, скорости, а также материала частиц, образующихся в. процессе .обработки поверхностей при шлифовании.

Цель изобретения " повышение точности анализа и повышение его информативности за счет дополнительного определения материала частиц. I5

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.для анализа разнородных частиц, возникающих в процессе шлифования.

Устройство содержит лазер 1, пер- 20 вую линзу 2, вторую линзу 3, оптимальный фильтр 4, фотопластинку 5, расщепитель 6 пучка, первое 7 и второе 8 зеркала, третью линзу 9, первый 10 и второй )1 объективы, опти- 25 ческий затвор 12, фотоприемник 13, широкополосный усилитель 14, спектроанализатор 15, блок 16 запоминания, сепаратор 17 заряженных частиц, металлические пластины 18, первый 19 30 и второй 20 источники потока газа, щелевой экран 21 диафрагм 22. На чертеже также. изображен шлифовальный ! круг 23, Устройство работает следующим образом.

Луч лазера 1 расщепляется расще" пителем 6 пучка на два зондирующих пучка равной мощности, которые затем с помощью зеркал 7 и 8 и линз 2 и 9 40 фокусируются в области анализируемого объема на пересечении с потоком исследуемых частиц. Эта область выбирается напротив щели щелевого экрана 21. Первый из зондирующих пучков после прохождения через анализируемый объем направляется в апертуру первого объектива 10, затем через диафрагму 22„ оптический фильтр 4 — на фотопластинку 5, где формируется изображение дифракционной картины частицы, Ilo которбй определяют ее размеры и форму, На оптической оси лазера

1 размещен оптический затвор 12 с регулируемой длительностью экспозиции, с помощью которой задают время съем55 ки дифракционной картины, являющееся одновременно временем измерения скорости одной частицы. Оно может

Ю быть подобрано экспериментальным пу>.тем или рассчитано.

Свет, рассеянный движущейся частицей, собирается вторым объективом

11 н направляется на фотокатод фотоприемника 13. Частица рассеивает свет обоих пучков. Но поскольку узел между вектором ее скорости и волновым вектором каждого луча различны, рассеянный частицей свет от обоих пуч- ков .будет различаться по длине волны.

В результате интерференции волн, сигнал на выходе фотоприемника испытывает биение на частоте, равной разности частот обеих волн. После усиления широкополосным усилителем 14, с помощью спектроаналиэатора 15 производится измерение разностной частоты, регистрируемой блоком 16 запоминания. Найденная величина разностной частоты позволяет определить скорость частиць ° На пути потока исследуемых частиц между областью контакта шлифовального круга 23 с обра" батываемой поверхностью и областью анализируемого объема размещен сепаратор 17 заряженных частиц, предназначенный для разделения траекторий незаряженных частиц, частиц материала обрабатываемой поверхности и абразива от траекторий заряженных частиц которыми являются микрокапли смазочно-охлаждающей жидкости (СОИ). Частицы СОЖ приобретают электрический заряд при разрыве контакта жидкого и твердого материалов на поверхности шпифовального круга 23.

Сепарация заряженных и незаряжен-. ных частиц в вертикальном направлении достигается путем наложения электрического поля (с помощью металлических пластин 18, соединенных с полюсами источника импульсного напряжения) или магнитного ноля, создаваемого постоянными магнитами или электромагнитами. Размещение анализируемого объема в области, смещенной по вертикали в зону преобладания траекторий незаряженных частиц, позволяет исключить влияние СОЖ и тем самым повысить точность измерений.

Частицы металла и абразива, обладая различной плотностью, достигают анализируемого объема с разницей в скоростях, вызванной различием их торможения в газовой среде. Эта измеренная разница скоростей позволяет определить материал частицы.

51589

10

I4

Дополнительный параллельный или антипараллельный поток газа, создава емый источниками 19 или 20 потока

rasa ïîçâîëÿåò усилить эту разницу скоростей и тем самым обеспечить надежную селекцию частиц по их материалу. При этом для частиц относительно большого размера целесообразен встречный поток, в то время, как для малых частиц необходим сопоток, так как в противном случае они не достигают анализируемого объема.

Необходимые величины и направление скорости потока газа могут быть получены из следующего соотношения:

4/Vo 2

V = 15,5 (— 3,5 (lgD) где V — скорость потока газа, измеренная в м/с;

V — начальная скорость частиц, измеренная в м/с;

Л - диаметр исследуемых- частиц, измеренный в мкм.

Получение четкого и однозначного изображения; дифракционной картины частицы достигается уменьшением анализируемого объема, исключающим попадание в анализируемий обьем более одной частицы. Это достигается выбором соответствующей ширины щели щелевого экрана 21 и введением первого объектива 10 и диафрагмы 22.

Для исключения деформаций металлических частиц за счет их окисления в воздухе . для поддува используется инертный газ.

Формула и з обретения

1. Устройство для анализа разнородных частиц, возникаюцих в процессе шлифования, содержащее лазер для формирования первого зондирующего светового пучка, на оптической оси которого последовательно размещены оптический затвор, первая линза, счетный объем в зоне пересечения с осью потока исследуемых частиц, вторая линза, оптический фильтр и фотоппастинка, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности анализа и повьпчения его информативности за счет дополнительного определения материала частиц,.в него введены расщепитель пучка, первое и второе зеркала, третья линза, первый и второй объективы, оптический эат15

55 вор, диафрагма, фотоприемник, широкополосный усилитель, спектроанализатор, блок запоминания, сепаратор заряженных частиц, первый и второй источники потока газа, щелевой экран, при этом на оптической оси второй линзы между зоной ее пересечения с осью потока исследуемых .частиц и второй линзой последовательно размещены первый объектив и диафрагма, на оптической .оси лазера между оптическим затвором и первой линзой последовательно размещен расщепитель пучка, с которым огтически сопряжены первое и второе зеркала, формирующие оптическую ось .соответственно первого зондирующего светового пучка и оптическую ось второго зондирующего светового пучка, пересекающуюся через третью линзу с оптической осью первого зондирующего пучка и осью потока исследуемых частиц в счетном объеме, с которым оптически сопряжен второй объектив, на оптической оси которого расположен фотоприемник, выход которого через широкополосный усилитель и спектроанализатор соединен с входом блока запоминания, а на оси потока исследуемых частиц последовательно размещены первый источник потока rasa, сепаратор заряженных частиц, щелевой экран анализируемый объем и второй источник потока газа, причем направления потоков газа, создаваемых первым и вторым источниками потоков газа, яв" ляются соответственно параллельным и антипараллельным направлению потока исследуемых частиц.

2, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что сепаратор заряженных частиц выполнен в виде двух параллельных металлических пластин, соединенных с соответствующими полюсами источника импульсного напря-. жения, 3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что сепаратор заряженных частиц выполнен в виде магнитов.

4. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что расщепитель пучка выполнен в виде полупрозрачного зеркала.

5 ° Устройство по пп.1-4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что для создания газовых потоков используется инертный газ, 1451589

78

Составитель P.Èâàíoâ

Техред А.Кравчук

Редактор Ю. Середа

Корректор С.йекмар

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул . Нр ектная, 4

Заказ 7073/42 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5