الانبعاثات الطيفية الحدود التحقيق طبقة خلال صيغة الجر اختبار المواد في Plasmatron

الهدف العام من هذا الإجراء التجريبي هو توصيف الاستجابة المادية وظواهر تفاعل سطح الغاز لمواد الحماية الحرارية الاستئصالية وتدفقات NTP العالية لتوفير بيانات لتطوير النموذج العددي والتحقق من صحته. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال الاختبار الأرضي لمواد الحماية الحرارية مثل كيفية تحلل المادة وكيف تتأثر طبقة الرابطة التفاعلية. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أننا نطبق فقط الطرق البصرية ، والتي تعطي مجموعة واسعة من المعلومات والتي يمكن توحيدها بسهولة نسبيا لتحليل المواد.

بشكل عام ، سيكافح الأشخاص الجدد في اختبار الأرض في البلازما ven-tun-ele بسبب تعقيد تقنيات القياس. مع عرض مرئي ، سيكون مفيدا. من المفترض أن تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية إلى العديد من مواد الدرع الحراري مثل مركبات السيراميك ، وخاصة فينولات الكربون المحللة بالحرارة.

قم أولا بمحاذاة النظام البصري باستخدام ليزر الخط الرأسي والأفقي عن طريق إحضار جميع المكونات إلى نفس ارتفاع عينة الاختبار ومحاذاة العدسة بشكل عمودي على خط ركود العينة. قم بتركيز المسار البصري عن طريق وضع العدسة على المسافة المحسوبة من عينة الاختبار وينتهي الألياف الضوئية عند المسافة المحسوبة من العدسة. قم بإضاءة نقطة ركود العينة باستخدام مصباح معايرة الزئبق على شكل قلم رصاص ووضع نهايات الألياف في موقع أفضل صورة مركزة.

بمجرد محاذاة نظام ألياف العدسة ، أرسل نقطة ليزر من خلال نهايات الألياف الجانبية لمقياس الطيف وراقب الليزر المركز على جانب العينة باستخدام ورقة بيضاء لتأكيد الموضع الصحيح والتركيز أمام عينة الاختبار. منع أي انبعاث باستثناء تلك من النقطة المحورية من دخول نهايات الألياف الضوئية عن طريق إحاطة المسار البصري على سبيل المثال بالورق المقوى الأسود. أرسل شعاع ليزر عبر الألياف الضوئية للتحقق من عدم وجود ضوء منبعث من طرف الألياف قادر على الوصول إلى العدسة مباشرة.

بعد ذلك ، راقب عينة الاختبار بكاميرا عالية السرعة أو HSC عموديا على سطح العينة. استخدم الوصول إلى نظام العدسة العينة للمحاذاة الأفقية والرأسية لبصريات الكاميرا مع التأكد من أن مركز مجال رؤية HSC يتزامن مع مركز العدسة ونقطة ركود العينة. قم بمزامنة مطياف HSC والانبعاث مع مولد تأخير رقمي أو DDG.

قم بتشغيل تسجيل HSC بذروة جهد واحدة من DDG وقم بتشغيل كل تسجيل طيف بالتردد المطلوب. بالنسبة للقياس الإشعاعي ، استخدم مقياس حراري ثنائي اللون لمراقبة درجة حرارة السطح مع نافذة كوارتز في غرفة الاختبار. لإعداد برنامج HSC، اضبط وقت التعريض الضوئي العالي على 90 مللي ثانية لمحاذاة HSC وتركيزه قبل التجربة مع وضع عينة الاختبار في مكانها والتقاط صورة ما قبل الاختبار.

قم بتغيير وقت التعرض للتجربة. اضبط ما بعد المشغل على الحد الأقصى واضبط معدل التسجيل الصحيح لتغطية التجربة الكاملة. بعد ضبط الرقم F الأولي على 16 ، اضبط DDG على معدل التكرار المطلوب الذي يجب أن تسجل به الأطياف بواسطة مقاييس الطيف.

بعد ذلك ، قم بإعداد برنامج الحصول على مطياف. بعد التأكد من وضع النظام البصري بشكل صحيح ، التقط صورة خلفية مع كل أداة واحفظها. بعد ذلك ، ابدأ منشأة البلازما وقم بإحضارها إلى حالة الاختبار المطلوبة.

ثم ابدأ في تسجيل الكاميرا عالية الدقة. ثم ابدأ في تسجيل مقاييس الحرارة. خذ طيف دفق مجاني مع جميع مقاييس الطيف لمقارنة المعايرة.

عند الانتهاء ، قلل وقت التكامل من 200 مللي ثانية إلى 50 مللي ثانية لمنع التشبع. قم بتشغيل HSC ومقاييس الطيف عبر DDG بالضغط على المثلثات وضبط الوضع من خارجي إلى داخلي. ثم حقن عينة الاختبار في تدفق البلازما.

بمجرد اكتمال الاختبار ، أوقف DDG. بعد حفظ صور HSC ، أوقف الحصول على مقياس الحرارة. بعد ذلك ، أرسل نقطة ليزر من خلال جانب مطياف نهاية الألياف الضوئية من جانب مطياف.

راقب تركيز الليزر باستخدام HSC واحفظ هذه الصورة لتحديد موضع مقياس الطيف. بعد تكرار الخطوة السابقة مع كل مطياف ، ضع رقعة شطرنج في موضع عينة الاختبار وسجل الصورة باستخدام HSC للمعايرة. بمجرد إزالة عينة الاختبار ، سجل وزنها.

بعد التقاط صور للعينة ، قم بتخزينها في مخزن العينات لحماية الطبقة المتفحمة الهشة المكونة من ألياف مؤكسدة. في هذه المرحلة ، قم بإجراء معايرة شدة لكل نظام بصري عن طريق وضع مصباح شريط التنغستن في بؤرة كل مجموعة بصرية داخل غرفة الاختبار. سجل طيف مصباح المعايرة.

بعد ذلك ، راقب حقن العينة وأوقات الإخراج في ملف فيديو HSC لتقدير وقت الاختبار الصحيح. راقب موقع البكسل لنقطة ركود عينة الاختبار عند الحقن من ملف فيديو HSC. قم بتصدير الصور التي تم التقاطها مسبقا وابحث عن وحدات البكسل الخاصة بمواقع فحص مقياس الطيف كنقاط مضيئة على الصورة تشير إلى مواضع X و Y.

بعد ذلك ، افتح الملف الذي يحتوي على متجه الطول الموجي للأطياف المعايرة وحدد وحدد مؤشرات الصف المقابلة للأطوال الموجية ذات الصلة. ارسم الانبعاث المتكامل طيفيا لكل مطياف كدالة لمسافات مقياس الطيف من السطح. للحصول على تفسير أفضل للنتائج ، قم بإجراء ملاءمة متعددة الحدود للبيانات ورسم النتائج.

لتحليل SEM ، حدد ألياف واحدة يمكن ملاحظتها جيدا باستخدام نظام SEM. قم بتقدير سمك ألياف الكربون البكر وطول الألياف باستخدام الأدوات التي يوفرها برنامج نظام SEM وفقا لتعليمات الشركة المصنعة. قطع المواد الهشة باستخدام مشرط.

ثم قم بتقدير العمق الذي يتم فيه تخفيف الألياف من خلال مقارنة سمك الألياف المفصلة بسماكة الألياف البكر. تظهر النتائج أن قياس ركود لفة الفرجار أدى بشكل عام إلى قيم أكبر من تلك التي يتم إجراؤها بواسطة التصوير العالي للفرجار. لم تختلف معدلات الركود في بلازما الهواء التي حددها HSC كثيرا على الأرجح بسبب نظام الاستئصال المتحكم فيه بالانتشار.

تظهر شدة القبول المتكاملة CN المرسومة على مسافة من سطح الاستئصال اتفاقا جيدا فيما يتعلق ببعضها البعض. تمت مقارنة الأطياف التجريبية CN البنفسجية عند الضغط المنخفض والعالي بالأطياف المحاكاة من أجل الحصول على درجات حرارة الغاز. أسفرت درجات الحرارة المقدرة عن انحراف كبير عن التوازن الحراري عند الضغط المنخفض.

درجات الحرارة المسترجعة عند الضغط المنخفض 8200 كلفن لترجمة درجة حرارة الدوران و 21،000 كلفن لدرجة الحرارة الإلكترونية الاهتزازية بالقرب من الجدار مع انخفاض الأخير عبر الطبقة الحدودية. هذا على النقيض من حالة التوازن في جميع أنحاء الطبقة الحدودية عند الضغط العالي. أظهرت الرسوم البيانية الدقيقة أن أكسدة الكربون في بلازما الهواء أدت إلى شكل جليدي للألياف المفصلة بعمق أكسدة يبلغ حوالي 0.2 ملم.

لوحظ شرارة ساطعة أثناء بعض اختبارات الاستئصال والتي قد تكون ناجمة عن انفصال مجموعات الألياف الساخنة عن السطح. أدى الاستئصال في بلازما النيتروجين إلى تدهور شديد في الألياف على طول سطحها مما أدى إلى ركود بطيء للمادة عن طريق النترة. في حين أن الحضور إيجابي ، فمن المهم أن نتذكر أن التجربة على الحساب العددي لنفاثات البلازما ضرورية لفهم البيانات المكتسبة.

يمكن تنفيذ هذه الطريقة بسهولة أيضا على مواد التحلل الحراري من أجل الإجابة على أسئلة إضافية مثل التحلل الحراري المثير للحرارة الأخرى ، ويختلف إطلاق الغازات بمرور الوقت وكيف يختلف نطاقه الزمني عن عمليات الاستئصال السطحي. بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في هندسة الطيران لتطوير نماذج لاستئصال المواد المركبة. استخدم البيانات التجريبية حول استجابة المواد في الطور الغازي.

لا تنس أن العمل باستخدام الليزر ومواد ألياف الكربون يمكن أن يكون خطيرا ، ويجب اتخاذ الاحتياطات مثل معاطف المختبر والقفازات والنظارات عند تنفيذ هذا الإجراء.