Научная и научно-методическая деятельность

Структура кафедры:

Учебно-научные лаборатории:

n неразрушающих физических методов контроля природной среды, материалов и изделий;

n лазерной техники;

n голографии;

n информационно-измерительных систем;

n проблемная научно-исследовательская лаборатория систем-ных исследований окружающей среды Северо-Запада РФ, органи-зованная Постановлением Совета Министров РСФСР в 1989 г.

n научно-инновационный центр ультразвуковых технологий

Основные направления научной деятельности кафедры и проблемной лаборатории:

1. Неразрушающие методы и средства контроля качества природной среды, материалов и изделий:

n методы и приборы контроля влажности:

n методы и приборы контроля физико-механических и технологических характеристик неметаллических материалов и изделий;

n методы и приборы бесконтактного контроля размеров и уровня жидких и сыпучих материалов;

n методы и приборы контроля параметров природной среды, в т.ч. лазерного дистанционного контроля;

n методы и устройства контроля напряженно-деформированного состояния деталей и изделий.

2. Современные методы и средства утилизации отходов городского хозяйства и промышленности:

n технология и оборудование утилизации осадков городских сточных вод с получением жидкого топлива и присадки к асфальтобетону;

n технология и оборудование утилизации отработавших шин и отходов резинотехнических изделий с получением жидкого топлива, битума, сажи и корда;

n технология и оборудование утилизации взрывчатых веществ и боеприпасов, исчерпавших свой срок хранения с получением ультрадисперсных алмазов, углерода и др. материалов.

n технология и присадка для производства кирпича, огнеупоров, керамики и др. материалов с пониженной температурой обжига на 40-50%.

3. Лазерная техника и технология.

n лазеры с нетрадиционными способами накачки без потребления электроэнергии;

n твердотельные активные среды для лазеров с перестройкой частоты;

4. Ультразвуковая техника и технология

5. Экологическое аудирование и системы природоохранного управления.

Переподготовка и повышение квалификации специалистов:

n неразрушающие методы и средства контроля качества природной среды, материалов и изделий;

n современные методы и средства утилизации отходов городского хозяйства и промышленности;

n экологическое аудирование и системы природоохранного управления.

Подготовка кадров высшей квалификации

В сотрудниками и аспирантами кафедры в 2001-2008 г.г. годах проведена защита четырех докторских и восемнадцати кандидатских диссертаций.

Подготовка кандидатов технических наук осуществляется по специальностям 05.02.11 “Методы контроля и диагностика в машиностроении”, 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий, 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность), 25.00.36 – Геоэкология.

В аспирантуре числится 25 аспирантов, в том числе 11 аспирантов очной формы обучения.

Руководители аспирантов профессор Потапов А.И., профессор Поляков А.И., профессор Журкович В.В., профессор Плетнев С.В., профессор Павлов И.В., профессор Хватов В.Ф.

С 2001 г. открыт диссертационный совет по защитам докторских и кандидатских диссертаций по специальностям 05.02.11 - Методы контроля и диагностика в машиностроении, 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий, 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность), 25.00.36 – Геоэкология.

Материально-техническая база, имеющаяся в распоряжении коллектива:

На кафедре установлена учебная станция на 5 рабочих мест виртуальной лаборатории «LabView». Имеется компьютерный класс, голографическое оборудование, ИК- спектроанализаторы, приборы неразрушающего контроля (ультразвуковые дефектоскопы, толщиномеры, измерители скорости и др.; микрорадиоволновые дефектоскопы, влагомеры и др.; ИК-оптические дефектоскопы и др.), лазеры (твердотельные, газовые, полимерные), радиоинтроскоп, мультископ, водный лидар, установка внутрирезонаторной лазерной спектроскопии и др. Значительная часть научного и учебного оборудования разработано и изготовлено на кафедре.

На кафедре «Приборов контроля и системы экологической безопасности» создана учебная лаборатория «Лазерной техники и технологии», предназначенная для выполнения лабораторных работ студентами четвертого и пятого курсов по направлению подготовки 653700- Приборостроение (специальности 190100- Приборостроение) и направлению 551500 – Приборостроение.

Лаборатория лазерной техники и технологии содержит семь лабораторных экспериментальных установок для выполнения следующих лабораторных работ:

Измерение параметров излучения твердотельного ИАГ:Nd³⁺ - лазера с ламповой накачкой. Установка содержит твердотельный гранатовый лазер типа ЛТИ-404, измеритель выходящих параметров (средней энергии и мощности). Типа ИМО-3М и ламповый источник накачки.

Определение спектральной эффективности импульсной лампы для оптической накачки твердотельного ИАГ:Nd³⁺ - лазера с использованием теории свечения черного тела. Лабораторная работа проводится студентами с использованием компьютера. Для ее выполнения студенты изучают законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана и Планка.Компьютер содержит программу для вычисления интеграла Планка. Рассчитывают мощность излучения ламп накачки во всем диапазоне длин волн, используя закон Стефана-Больцмана. Затем вычисляют интеграл Планка с целью поглощения мощности в полосах поглощения кристалла ИАГ:Nd³⁺ и расчитывают спектральный КПД накачки. Расчеты выводятся при изменении температуры от 1000 К до 10000 К.

На кафедре была разработана и изготовлена учебно-лабораторная экспериментальная установка для определения элементного состава неизвестного вещества с использованием метода внутрирезонаторной спектральной лазерной спектроскопии (ВРЛС). Установка (рис. 1) содержит широкополосный перестраиваемый лазер на твердых растворах органических красителей типа ЛКИ-1М с когерентным источником накачки в виде твердотельного гранатового лазера с удвоителем частоты и модулированной добротностью типа ЛТИ-404.

 

 

Рис. 1. Установка для внутрирезонаторной лазерной спектроскопии элементного состава вещества

 

В качестве измерителей используется монохроматор типа МДР-23 и фотоэлектрический умножитель ФЭУ-62. Управление поворотом шагового двигателя для перемещения дифракционной решетки осуществляется автоматически. Методически студенты измеряют спектры излучения широкополосного лазера. Затем во внутрь резонатора вносят кювету с неизвестным веществом и измеряют узкополосные потери, по которым измеряют тип вещества и его концентрацию. Измерения проводят с использованием компьютера.

Изучение температурного тушения люминесценции в активных средах жидкостных лазеров на красителях. Установка содержит в качестве источника света ртутную лкампу типа ДРШ-250, набор светофильтров с помощью которого выделяют три ртутные линии. Активная среда представляет собой этанольный раствор органических красителей, расположенная в термокювете. Термокювета связана с термостатом, в котором теплоносителем служит селеноновое масло. Измерение температуры осуществляют в диапазоне от 20⁰С до 300⁰С. Измерительная часть содержит монохронометр и ФЭУ. Спектр люминесценции снимают при разных температурах и осуществляют эффект температурного тушения.

Определение длины волны лазерного излучения методом совмещенной дифракции. Установка содержит газоразрядный Не-Ne-лазер и два экрана, один из которых снабжен щелью. Студенты изучают дифракцию в зонах Френеля и Фраунгофера, визуально следя за распределением интенсивности центрального пятна на экране(изображение щели). Основной идеей является совмещение результатов измерений в указанных дифракционных положениях при неизменной ширине щели. Кроме длины волны излучения Не-Ne-лазера студенты измеряют расходимость лазерного излучения.

Определение состава и концентрации вещества с использованием методов калориметрии. Студенты изучают законы Бугера-Ламберта-Бэра с использованием спектрофотометра типа СФ-18 измеряют спектральный коэффициент пропускания и значение оптической плотности, рассчитывают спектральный коэффициент поглощения и определяют концентрацию вещества в растворе.

Использование деформационных свойств лазерных элементов (при их нагревании) методами голографической интерферометрии.

Для проведения лабораторной работы на кафедре были разработаны и изготовлены две голографические установки (рис. 2).

Одна на базе чугунного основания установки УИГ-1, другая на базе основания, изготовленного из кварцевого стекла. Установки многофункциональные и позволяют производить измерения как при воздействии на объект системой механических сил, так и при температурном воздействии. В установках использован газоразрядный Не-Ne-лазер типа ЛГН-222.

 

 

Рис. 2. Лазерная голографическая установка