Építőgépeken alkalmazott újszerű vezérlési módok I.

Szakcikkek - 2011-08-29 20:25:21 nyomtatás cikk nyomtatása



Bevezetés

A napjainkban is egyre növekvő igény a mélyépítés területén előforduló műtárgyak mennyiségének, minőségének, befogadóképességének növelésére, és a szoros határidők következményeként fejlődtek és fejlődnek a mai napig is a mélyépítés gépei és a gépek irányítási, vezérlési módjai. A konkurenciaharc kiéleződött, ezért minden cég próbál innovatív, termelékeny módszereket alkalmazni az építőiparban. Kiemelkedő eredményeket értek el a munkák során a lézertechnika és a műholdas helymeghatározó rendszer (GPS) alkalmazásával, az építkezések minden területén. Alapvetően jellemző tulajdonságai egy modern, emberi beavatkozást szinte nem is igénylő vezérlési rendszernek a növekvő termelékenység, időmegtakarítás, üzemanyag megtakarítás, környezetkímélés, pontosság stb. Ezen vezérlési módokat inkább nagy volumenű beruházásoknál, építkezéseknél használják és remélhetőleg hazánkban is növekedni fog a kereslet ezek után a robotoló és hatalmas teljesítőképességű gépek iránt.

Lézersugarak, lézeres műszerek és működési elvük I.

Lézersugaras műszerek működési elve

A laser szó a ,, light amplification by emission of radiation’’ (indukált emisszió útján történő fényerősítés) amerikai kifejezés rövidítése. A lézer a maser (microwave amplification by simulated emission of radiation) továbbfejlesztése rövidebb hullámhosszakra. Az indukált emisszió elve még Einsteintől, a huszadik század elejéről származik. A maser fizikai alapjait az 1950-es években Schawlow és Townes valamint Prokhorov és Bászov dolgozták ki. A masert ténylegesen beindítani 1953-ban és 1954-ben sikerült egymástól függetlenül Webernek (Maryland) és Townesnak (Kolumbia). Az első működőképes hélium-neon gázlézert 1960-ban sikerült létrehoznia Javannak, amit a Bell Telephone Laboratories-ben működtettek.



1. Minden atomnak több állandósult állapota van, melyben létezhet sugárzás nélkül. Az atom az energiaállapotát csak úgy változtathatja, ha az egyik stacioner állapotból a másikba megy át. Közbenső állapotok nincsenek.

2. A stacionárius energiaállapotok közötti átmeneteknél abszorbeált vagy emittált energiára a következő frekvenciatétel teljesül:



Ahol ,,h’’ az arányossági tényező, azaz Planck-állandó és a ,,v’’ pedig az elnyelt vagy kibocsájtott sugárzás frekvenciája. Az ,,E’’ energiaszintek az indexeknek megfelelően növekszenek (E1=alapállapot, E2,3=gerjesztett állapotok). Alapállapotban lévő atom csak felvehet, azaz abszorbeálhat energiát. Magasabb energiaszintre akkor juthat az atom, ha pontosan a két energiaszint közötti energiakülönbséggel azonos energiát vesz fel. A magasabb energiaszinten lévő (gerjesztett) atom emisszió során alacsonyabb szintű állapotba jut. A Bohr-elmélet szerinti egyes energiaállapotokat az alábbi ábra mutatja.



Fontos, hogy abszorbció csak egyféleképpen játszódhat le, míg emisszióra kétféle lehetőség adódik. Zárt térben lévő atomok energiaközlés (termikus, elektromos, sugárzási) hatására magasabb energiaszintre kerülnek, majd bizonyos idő elteltével külső behatás nélkül visszaállnak az eredeti állapotba, miközben különböző energiájú kvantumokat bocsátanak ki. Ez a folyamat a spontán emisszió.

Sugárzási tér hatására egy másik emisszió is lezajlik, ez az indukált emisszió játszik szerepet a lézerek működésében. Ez az emisszió függ a besugárzott kvantumok frekvenciájától, és csak akkor jöhet létre, ha eme frekvencia megfelel az atom két energiaszintje közötti frekvenciaátmenetnek.

Tehát egy magasabb szinten lévő és sugárzási térnek kitett rendszer emissziója két részből áll: mindig fellépő spontán emisszióból és a sugárzási tér hatására fellépő indukált emisszióból. Az indukált emisszió erősítésére akkor van lehetőség, ha gerjesztett állapotban több atom van, mint alapállapotban. Ahhoz, hogy megfelelő erősítést érhessünk el, a magasabb szinten lévő populációnak (népességnek) jóval nagyobbnak kell lennie, mint az alacsonyabb szinten (populáció inverzió). Inverziónál olyan körülmények uralkodnak, hogy jelen van spontán emisszió, de a lényeg az indukált emisszió következtében felerősödő beeső hullámon van. Az indukált emisszió a beeső sugárzás irányába mutat, míg a spontán emisszió a tér minden irányában szétszóródik.

A sugárzást erősítő indukált emisszión alapszik a lézer. Optikai tartományban történő inverzióra olyan háromszintes rendszerek kellenek, melyekben a legfelső energiaszint széles, így biztosítván a szükséges inverziós energiát. A következő ábra szemlélteti, hol következik be az indukált emissziós erősítés. A 3>2 átmenet sugárzásmentes, a 2>1 átmenet maga az indukált emisszió. Az inverzió eléréséhez a rendszerbe pumpáló energiát kell juttatnunk.



Szilasi Zsolt tanulmánya alapján
Konzulens: Dr. Balpataki Antal


A Szakcikkek rovat további cikkei:

Útrehabilitáció hidegmaró alkalmazásával IV.
Építőgépeken alkalmazott újszerű vezérlési módok XI.
Útrehabilitáció hidegmaró alkalmazásával III.
Földmunkagépek minőségi vizsgálata I.
Építőgépeken alkalmazott újszerű vezérlési módok X.



A gépnet.hu legfrissebb hírei:

Az SSAB öt új termékcsaládot vezet be az egyedi ügyféligények kielégítésére
Strenx acél: magasság határok nélkül
Melior Laser: beszállítói pozíció új iparágakban
Laser Plus: acél, ami tökéletes simaságot garantál
Ruukki Laser Plus – tökéletes sima felület a lézervágás után



Legolvasottabb a gépneten:

BOSCH DLE 50 digitális lézeres távolságmérő TESZT!
Új anyagtípus: bórral ötvözött acél
Prémium termékek és szolgáltatások prémium vevőknek
„Az év gépe 2010” választás nyertesei
Geotermikus hőerőmű Iklódbördöcén