Усовершенствование спектроскопического метода определения коэффициента преломления материала образца филамента для 3D печати в терагерцовом диапазоне

Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Радіотехніка; № 209 (2022): Радіотехніка; 215-225
Радиотехника; № 209 (2022): Радиотехника; 215-225
Radiotekhnika; No. 209 (2022): Radiotekhnika; 215-225
ISSN: 0485-8972
2786-5525
Popis: The article considers the topical problem of non-destructive filament defectoscopy for 3D printing. The subject of the research is the process of determining the refractive index of the filament material for 3D printing taking into account the reflections from sample opposite walls, which is studied by terahertz spectroscopy in the time domain. Reflections from opposite walls are called the Fabry-Perot effect, and interference members resulting from reflections from walls are traditionally taken into account by summation and represented as a series. The disadvantage of the model in the form of a simple summation is the rejection of the members of the series above the fourth, which leads to inaccuracies in the model. The main problem with terahertz spectroscopy and this study in particular is the contradiction between the rapid development of terahertz spectroscopy and the slow development of models used in terahertz spectroscopy, while the adjacent microwave region has a set of ready-made models. Models based on the description of a standing wave in the microwave tract with refinements, transferred to a new region of terahertz spectroscopy in the time domain. The scientific novelty lies in increasing accuracy by taking into account previously unaccounted for interference members. The analogy between the Fabry-Perot effect used in terahertz spectroscopy and the reflections in a microwave multiprobe multimeter suggested the following recommendations. First, because the phase distance between the sensors in the microwave multimeter is similar to the thickness of the sample in terahertz spectroscopy, therefore, there was choosen such a sample thickness that the interference members are compensated, and secondly, instead of simple sum up it is possibility apply algorithmic processing, the condition for this is the existence in addition to the main signal in the time domain of the recorded echo signals of much smaller amplitude, therefore, one can build a system of equations and by solving it to determine the desired refractive index parameters of the filament sample material.
Основной проблемой терагерцовой спектроскопии и данного исследования в частности является противоречие между быстрым развитием средств терагерцовой спектроскопии и отставанием моделей, используемых в терагерцовой спектроскопии, в то время как соседняя микроволновая область имеет набор готових моделей. В статье рассмотрена актуальная проблема неразрушающей дефектоскопии филамента для 3D печати. Предметом исследования является процесс определения коэффициента преломления материала филамента для 3D печати с учетом переотражения от противоположных стенок, исследуемый методом терагерцовой спектроскопи во временной области. Переотражения от противоположных стенок называются эффектом Фабри – Перро, при этом интерференционные члены, возникшие из-за переотражений от стенок, традиционно учитываются суммированием и представляються в виде ряда. Недостатком модели в виде простого суммирования является отбрасывание членов ряда выше четвертого, что приводит к неточностям модели. Модели, построенные на описании стоячей волны в микроволновом тракте, с оговорками перенесены на новую область терагерцовой спектроскопии во временной области. Научная ценность состоит в повышении точности за счет учета ранее неучтенных интерференционных членов. Аналогия между эффектом Фабри – Перро, используемым в террагерцовой спектроскопии с переотражениями в микроволновом многозондовом мультиметре, позволила предложить такие рекомендации. Во-первых, поскольку фазовое расстояние между датчиками в микроволновом мультиметре подобно толщине исследуемого образца в терагерцовой спектроскопии, следовательно, можно подобрать такую толщину образца, чтобы интерференционные члены компенсировались, во-вторых, можно простое суммирование сигналов на выходе из образца заменить алгоритмической обработкой. Предпосылкой для этого является существование помимо основного сигнала во временной области также регистрируемых сигналов эха значительно меньшей амплитуды, значит, можно построить систему уравнений и путем ее решения определить искомые параметры коэффициента преломления материала образца филамента.
Основною проблемою терагерцової спектроскопії та даного дослідження зокрема є протиріччя між швидким розвитком засобів терагерцової спектроскопії та відставанням моделей, що використовуються у терагерцевій спектроскопії, тоді як сусідня мікрохвильова область має набір готових моделей. У статті розглянуто актуальну проблему неруйнівної дефектоскопії філаменту для 3D друку. Предметом дослідження є процес визначення коефіцієнта заломлення матеріалу філаменту для 3D друку з урахуванням перевідбиттів від протилежних стінок, що досліджується методом терагерцової спектроскопії у часовій області. Перевідбиття від протилежних стінок називаються ефектом Фабрі – Перро, при цьому інтерференційні члени, що виникли через перевідбиття від стінок, традиційно враховуються додаванням і представляються у вигляді ряду. Недоліком моделі у вигляді простого додавання є відкидання членів ряду вище за четвертий, що призводить до неточностей моделі. Моделі, побудовані на описі стоячої хвилі в мікрохвильовому тракті з уточненнями, перенесені на нову область терагерцовой спектроскопії в часовій області. Наукова цінність полягає у підвищенні точності за рахунок обліку раніше неврахованих інтерференційних членів. Аналогія між ефектом Фабрі – Перро, що використовується в терагерцевій спектроскопії, з перевідбиттями в мікрохвильовому багатозондовому мультиметрі дозволила запропонувати такі рекомендації. По-перше, оскільки фазова відстань між датчиками в мікрохвильовому мультиметрі подібна до товщини досліджуваного зразка в терагерцовій спектроскопії, отже, можна підібрати таку товщину зразка, щоб інтерференційні члени компенсувалися, по-друге, можна просте підсумовування сигналів на виході зі зразка замінити алгоритмічною обробкою, умовою для цього є існування крім основного сигналу в часовій області реєстрованих сигналів відлуння значно меншої амплітуди, отже, можна побудувати систему рівнянь і шляхом її вирішення визначити шукані параметри коефіцієнта заломлення матеріалу зразка філаменту.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: