Приборы, установки и методы исследования

В процессе работы по организации систем диагностики распределения температуры на поверхности обращенных к плазме материалов изучались различные измерительные приборы, как серийные, так и изготовленные автором. Приборы первоначально тестировались на созданном специально для этой цели калибровочном стенде, а затем — на кафедральных установках плазменного азотирования и пучково-плазменого разряда, а также на установке-имитаторе пристеночной плазмы токамака, расположенной в Казахстане.

Калибровочный стенд

Рис.1: калибровочный стенд: 1 — объектив; 2 — калибруемый прибор; 3 — фланец с окном; 4 — сильноточные электрические вводы; 5 — хромель-алюмелевая термопара; 6 — полоски вольфрамовой фольги; 7 — формакуумный насос; 8 — вакуумная камера

Для калибровки приборов бесконтактного измерения распределения температуры на поверхности был создан калибровочный стенд, состоящий из двух полосок вольфрамовой фольги, через которые пропускается ток, с находящейся между ними термопарой. Фольга располагается в вакуумной камере, что необходимо для обеспечения стабильности температуры, т.к. потоки воздуха создают на поверхности сложное по форме и непрерывно изменяющееся распределение температуры. Схематичное изображение калибровочного стенда приведено на рисунке 1. Изначально предполагалось, что в вакууме фольга будет иметь равномерную температуру, которая будет измеряться термопарой. Однако на практике из-за тепловой неустойчивости (чем выше температура металла — тем выше сопротивление — тем сильнее нагрев — тем выше температура) распределение оказалось неравномерным. Таким образом, калибровку пришлось осуществлять только по участку фольги, расположенному непосредственно вокруг точки касания термопары. Он был виден на изображении по немного меньшей температуре за счёт отвода тепла термопарой. Тепловое изображение калибровочного стенда с отмеченным чёрной квадратной рамкой участком изображения, по которому осуществлялась калибровка, приведены на рисунке 2.

Рис.2: калибровочный стенд и участок, по которому осуществлялась калибровка