DOI: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2015.37703

Increasing the viability of thermally loaded detector array

Анна Арнольдовна Гнатовская

Abstract


The causes of distortion of the laser beam as it passes through the atmospheric channel are presented. It is shown that for industrial lasers used for cutting of materials, beam spreading reduces the density of the power distribution across the beam, which changes the nature of radiation interaction with the processed surface. Control by density distribution over the cross section of the radiation beam is an actual problem that improves the quality of processing of the material and reduces the required energy.

It is noted that the control system of the laser power density distribution containing matrix power meter with thermoelectric coolers, thermal control receivers when measure high radiation intensities, have significantly lower values of reliability, since the failure rate depends on the thermal load and decreases by orders of magnitude compared to rated load. Failure of the matrix element leads to the formation of incorrect control to the executive body of the change in the shape of the laser beam.

It is analyzed an approach to increase the viability of the matrix thermally loaded detector based on the dependence of the response elements of the matrix and its environment, that allow to ensure the correct reaction of control system in case of failure of the elements of perception of input information. The model means providing a visual representation of the results are developed. It is shown that the information methods can improve the viability of the system.


Keywords


operability; reliability; thermally loaded elements; signal; interpolation

References


Vorontsov, M. A., Shmal'gauzen, V. I. (1985). Printsipy adaptivnoi optiki. M.: Nauka, 336.

Gudmen, J. (1970). Vvedenie v Fur'e-optiku. M.: Mir, 364.

Redi, J. (1981). Promyshlennoe primenenie lazerov. M.: Mir, 640.

Kazanskii, N. L., Murzin, S. P., Mezhenin, A. V., Osetrov, E. A. (2008). Formirovanie lazernogo izlucheniia dlia sozdaniia nanorazmernyh poristyh struktur materialov. Komp'iuternaia optika, 32 (3), 246–248.

Voskoboev, V. F. (2008). Nadezhnost' tehnicheskih sistem i tehnogennyi risk. Chast' 1. Nadezhnost' tehnicheskih sistem. M.: ID "Al'ians", "Put'", 200.

Murzin, S. P., Tregub, V. I., Mezhenin, A. V., Osetrov, E. L. (2008). Lazernoe nano strukturirovanie metallicheskih materialov s primeneniem podvizhnyh fokusatorov izlucheniia. Komp'iuternaia optika, 32 (4), 353-356.

Meshcheriakov, V. I. (2003). Mnogoelementnyi piroelektricheskii priemnik IK-izlucheniia. Holodil'naia tehnika i tehnologiia, 4 (84), 77-80.

Kokodii, N. G., Pak, A. O. (2009). Algoritmy obrabotki signala s reshetchatogo priemnika dlia izmereniia harakteristik lazernogo izlucheniia. Vіsnik Harkіvs'kogo natsіonal'nogo unіversitetu. Radіofіzika ta elektronіka, 853, 37–44.

Meshcheriakov, V. I., Hudenko, N. P. (2003). Vzaimodeistvie intensivnogo impul'snogo izlucheniia s piroelektricheskimi priemnikami. Vіsnik Odes'kogo derzhavnogo unіversitetutu, 8 (2), 248–255.

Meshcheriakov, V. I., Novichenko, A. S. (1990). Piroelektricheskii shirokodiapazonnyi preobrazovatel' moshchnosti IK-izlucheniia. Opticheskie datchiki fizicheskih velichin. Kishinev, 19–20.

Meshcheriakov, V. I., Sbahi, A. (2009). Povyshenie nadezhnosti piroelektricheskih priemnikov intensivnogo lazernogo izlucheniia. Elektromashinobuduvannia ta elektroobladnannia, 72, 116-119.

DiSalvo, F. J. (1999, July 30). Thermoelectric Cooling and Power Generation. Science, Vol. 285, № 5428, 703–706. doi:10.1126/science.285.5428.703

Bell, L. E. (2008, September 12). Cooling, Heating, Generating Power, and Recovering Waste Heat with Thermoelectric Systems. Science, Vol. 321, № 5895, 1457–1461. doi:10.1126/science.1158899

Sootsman, J. R., Chung, D. Y., Kanatzidis, M. G. (2009, November 2). New and Old Concepts in Thermoelectric Materials. Angewandte Chemie International Edition,Vol. 48, № 46, 8616–8639. doi:10.1002/anie.200900598

Zebarjadi, M., Esfarjani, K., Dresselhaus, M. S., Ren, Z. F., Chen, G. (2012). Perspectives on thermoelectrics: from fundamentals to device applications. Energy & Environmental Science, Vol. 5, № 1, 5147-5162. doi:10.1039/c1ee02497c

Brown, S. R., Kauzlarich, S. M., Gascoin, F., Snyder, G. J. (2006, April). Yb 14 MnSb 11 : New High Efficiency Thermoelectric Material for Power Generation. Chemistry of Materials, Vol. 18, № 7, 1873–1877. doi:10.1021/cm060261t

Jurgensmeyer, A. L. (2011). High Efficiency Thermoelectric Devices Fabricated Using Quantum Well Confinement Techniques. Colorado State University, 54.

Wereszczak, A. A., Wang, H. (2011, May 11). Thermoelectric Mechanical Reliability. Vehicle Technologies Annual Merit Reviewand Peer Evaluation Meeting. Arlington, 18.

Zaikov, V. P., Meshcheriakov, V. I., Gnatovskaia A. A. (2011). Influence of thermal loading on indicators of reliability of the two-cascade thermoelectric cooling devices. Eastern-European Journal Of Enterprise Technologies, 4(9(52)), 34-38. Available: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/1477

Meshcheriakov, V. I., Zaikov, V. P., Hnatovska, H. A. (25.05.2012). Sposib vyznachennia pokaznykiv nadiinosti termoelektrychnoho okholodzhuvacha i prystrii dlia yoho realizatsii. Patent na vynakhid № 98594. Appl. 25.05.2012; Biul. № 10. Available: http://uapatents.com/10-98594-sposib-viznachennya-pokaznikiv-nadijjnosti-termoelektrichnogo-okholodzhuvacha-i-pristrijj-dlya-jjogo-realizaci.html


GOST Style Citations


Воронцов, М. А. Принципы адаптивной оптики [Текст] / М. А. Воронцов, В. И. Шмальгаузен. – М.: Наука, 1985. – 336 с.

Гудмен, Дж. Введение в Фурье-оптику [Текст] / Дж. Гудмен. – М.: Мир, 1970. – 364 с.

Реди, Дж. Промышленное применение лазеров [Текст] / Дж. Реди. – М.: Мир, 1981. – 640 с.

Казанский, Н. Л. Формирование лазерного излучения для создания наноразмерных пористых структур материалов [Текст] / Н. Л. Казанский, С. П. Мурзин, А. В. Меженин, Е. А. Осетров // Компьютерная оптика. – 2008. – Т. 32, № 3. – С. 246-248.

Воскобоев, В. Ф. Надежность технических систем и техногенный риск. Часть 1. Надежность технических систем [Текст] / В. Ф. Воскобоев. – М.: ИД "Альянс", "Путь", 2008. – 200 с.

Мурзин, С. П. Лазерное нано структурирование металлических материалов с применением подвижных фокусаторов излучения [Текст] / С. П. Мурзин, В. И. Трегуб, А. В. Меженин, Е. Л. Осетров // Компьютерная оптика. – 2008. – Т. 32, № 4. – С. 353-356.

Мещеряков, В. И. Многоэлементный пироэлектрический приемник ИК-излучения [Текст] / В. И. Мещеряков // Холодильная техника и технология. – 2003. – № 4 (84). – С. 77 – 80.

Кокодий, Н. Г. Алгоритмы обработки сигнала с решетчатого приемника для измерения характеристик лазерного излучения [Текст] / Н. Г. Кокодий, А. О. Пак // Вісник Харківського національного університету. Радіофізика та електроніка. – 2009. – № 853. – С. 37–44.

Мещеряков, В. И. Взаимодействие интенсивного импульсного излучения с пироэлектрическими приемниками [Текст] / В. И. Мещеряков, Н. П. Худенко // Вісник Одеського державного університетуту. – 2003. – Т. 8, №2. – С. 248–255.

Мещеряков, В. И. Пироэлектрический широкодиапазонный преобразователь мощности ИК-излучения [Текст] / В. И. Мещеряков, А. С. Новиченко // Оптические датчики физических величин. – Кишинев, 1990. – С. 19–20.

Мещеряков, В. И. Повышение надежности пироэлектрических приемников интенсивного лазерного излучения [Текст] / В. И. Мещеряков, А. Сбахи // Електромашинобудування та електрообладнання. – 2009. – Вип. 72. – С. 116-119.

DiSalvo, F. J. Thermoelectric Cooling and Power Generation [Text] / F. J. DiSalvo // Science. – 1999. – Vol. 285, № 5428. – P. 703–706. doi:10.1126/science.285.5428.703

Bell, L. E. Cooling, Heating, Generating Power, and Recovering Waste Heat with Thermoelectric Systems [Text] / L. E. Bell // Science. – 2008. – Vol. 321, № 5895. – P. 1457–1461. doi:10.1126/science.1158899

Sootsman, J. R. New and Old Concepts in Thermoelectric Materials [Text] / J. R. Sootsman, D. Y. Chung, M. G. Kanatzidis // Angewandte Chemie International Edition. – 2009. – Vol. 48, № 46. – P. 8616–8639. doi:10.1002/anie.200900598

Zebarjadi, M. Perspectives on thermoelectrics: from fundamentals to device applications [Text] / M. Zebarjadi, K. Esfarjani, M. S. Dresselhaus, Z. F. Ren, G. Chen // Energy & Environmental Science. – 2012. – Vol. 5, № 1. – P. 5147-5162. doi:10.1039/c1ee02497c

Brown, S. R. Yb 14 MnSb 11 : New High Efficiency Thermoelectric Material for Power Generation [Text] / S. R. Brown, S. M. Kauzlarich, F. Gascoin, G. J. Snyder // Chemistry of Materials. – 2006. – Vol. 18, № 7. – P. 1873–1877. doi:10.1021/cm060261t

Jurgensmeyer, A. L. High Efficiency Thermoelectric Devices Fabricated Using Quantum Well Confinement Techniques [Text] / A. L. Jurgensmeyer. – Colorado State University, 2011. – 54 p.

Wereszczak, A. A. Thermoelectric Mechanical Reliability [Text] / A. A. Wereszczak, H. Wang // Vehicle Technologies Annual Merit Reviewand Peer Evaluation Meeting. – Arlington, 11 May 2011. – P. 18.

Зайков, В. П. Влияние тепловой нагрузки на показатели надежности двухкаскадных термоэлектрических охлаждающих устройств [Текст] / В. П. Зайков, В. И. Мещеряков, А. А. Гнатовская // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2011. – № 4/9 (52). – С. 34-38. – Режим доступа: \www/URL: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/1477

Спосіб визначення показників надійності термоелектричного охолоджувача і пристрій для його реалізації [Електронний ресурс]: Патент на винахід №98594 / винахідники і власники Мещеряков В. І., Зайков В. П., Гнатовська Г. А. – зареєстровано 25.05.2012; опубл. 25.05.2012, Бюл. № 10. – Режим доступу: \www/URL: http://uapatents.com/10-98594-sposib-viznachennya-pokaznikiv-nadijjnosti-termoelektrichnogo-okholodzhuvacha-i-pristrijj-dlya-jjogo-realizaci.html







Copyright (c) 2016 Анна Арнольдовна Гнатовская

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN (print) 2664-9969, ISSN (on-line) 2706-5448