Что лучше брус профилированный или обычный: Обычный, профилированный или клееный брус: что лучше?

Содержание

Что выбирать для постройки дома – обычный или клееный брус?

Многие владельцы участков и дач, собираясь строить жилой дом, предпочитают стройматериалы из дерева. Кстати, во многих регионах нашей страны сейчас достаточно просто купить участок под строительство.
Расположены такие участки в черте города, однако обустраивать их можно по своему вкусу. Неудивительно, что люди задумываются, не зная, какой материал предпочесть.

В России до сих пор очень популярно строительство деревянных домов и бань из бруса, но брус сейчас производится разных типов. Раньше это был материал естественной влажности, изготавливаемый путём окантовки бревна со всех четырёх сторон. А сейчас предлагается профилированный брус, клееный профилированный брус, лафет, утеплённый брус и т.д.
Однако на простейший вид – обычный брус естественной влажности, спрос остаётся стабильно высоким из-за его низкой стоимости.
При этом производители стройматериалов активно рекламируют другие виды бруса.

Особенно настойчиво предлагается покупателям клееный брус, который обходится намного дороже.
Тем не менее, если сравнивать его с другими деревянными стройматериалами, становится ясно, что он действительно имеет немало важных преимуществ.

Что выбирать потребителю?

Дом из обычного бруса обойдётся довольно дёшево – на первый взгляд, однако непросушенная древесина даёт весьма заметную усадку. А для этого нужно немало времени: 1-2 года и более. Иногда проходит несколько лет, прежде чем построенный дом становится готовым к эксплуатации «по полной программе».
Дом из клееного бруса позволяет сильно сокращать время строительства: усадка, если она есть, составляет лишь 1-2,5%. Поэтому отделочные работы можно выполнять прямо после окончания основных работ.

Впрочем, и отделка такому дому нужна по минимуму: это установка дверей и окон, устройство полов и кровли, отделка стен лаками и колеровкой.
Клееный брус в срубе выглядит настолько эстетично, что его внешний вид не стоит прикрывать красками или другими покрытиями, но это зависит от желания владельца дома. Такие свойства материал приобретает в процессе производства. Чтобы получить клееный профилированный брус, лучшие брёвна распиливают на доски, сортируют их и высушивают в специальных камерах. Полученные доски называют ламелями. Затем их склеивают в брус, и на станках придают этому брусу определённую форму, или профиль.

Достоинства и недостатки

Если рассмотреть внимательнее обычный брус и свойства клееного бруса, можно ясно увидеть главные достоинства и недостатки этих материалов.

Итак, обычный, не профилированный брус купить проще всего. Дома из него строят уже много десятилетий, так что найти фирму, предлагающую заказчикам строительство деревянных домов из него, не составит труда. Выглядит дом из такого бруса хорошо, но для этого необходима тщательная отделка буквально со всех сторон и обязательная теплоизоляция швов. Нередко после окончания основных строительных работ требуется отделка и острожка стен.

Материал даёт заметную усадку – около 6%, и при этом появляются трещины и щели – их приходится заделывать различными шпаклёвками по дереву, герметиками, замазками и т. д.
Если работы по дополнительной отделке и защите проведены грамотно, дом из бруса не будет подвергаться гниению и плесени. В противном случае грибки и другие микроорганизмы будут чувствовать себя прекрасно в условиях естественной влажности материала. Жить в доме станет некомфортно и опасно для здоровья. Этот же фактор оказывает прямое влияние на срок эксплуатации деревянного дома из бруса. Уход за домом должен быть достаточным и постоянным.
В экологичности цельного бруса можно не сомневаться – он не содержит никаких дополнительных добавок, как и любой не клееный материал – это натуральное дерево. Тем не менее, стены построенных из него домов, как правило, обшивают различными современными материалами: вагонкой, сайдингом, блокхаусом, облицовочными панелями и др. Всё это увеличивает затраты на строительство. Отопление такого дома тоже может обходиться недёшево: между венцами нередко образуются большие зазоры, а их утепление тоже требует времени и средств.
Будущие домовладельцы обычно выбирают цельный материал естественной влажности из-за низкой цены, но отделочные работы и утепление часто обходятся им слишком дорого.

Теперь о брусе клееном, имеющем специальный профиль. Его геометрия сохраняется при любых условиях, так как он высушен до оптимального уровня влажности.
Благодаря наличию профиля, строительство дома из клееного бруса ускоряется в разы: не надо ничего подгонять и приспосабливать – сруб из клееного бруса нужно просто собрать, но это не означает, что работу можно доверять непрофессионалам. От точности профиля зависит и сохранение тепла в доме. Наличие шипов и пазов позволяет венцам прилегать друг к другу настолько плотно, что никаких щелей и зазоров не остаётся; правда, хороший утеплитель нужно использовать обязательно.

Квалификация рабочих очень важна, потому что без навыков и опыта можно просто испортить дорогой материал.
Серьёзные строительные фирмы, предлагающие заказчикам строительство домов из клееного бруса, обычно имеют в штате опытных специалистов, а также собственное производство.
При чётком соблюдении технологии получается материал, почти не дающий усадки в срубе и не подверженный поражению грибками: ведь он высушен, однако обработка антисептиками необходима. После такой обработки дом служит намного дольше. Правда, о долговечности построек из клееного бруса пока трудно судить: он появился не так давно, но в Европе дома из него стоят уже по 60 лет и более – конечно, это зависит от их качества.
И через много лет после постройки дом из клееного бруса сохраняет свой первоначальный внешний вид при минимуме затрат на отделку и уход. По гладкости стены таких домов сравнимы с мебелью.

Экологичность

Экологичность клееного бруса остаётся темой для активного обсуждения. Его можно назвать экологичным, если при изготовлении производитель пользуется «правильным» клеем, а сам брус состоит из минимального количества ламелей – 2-3 штуки. Но у наших производителей чаще бывает наоборот: клей берётся сомнительного качества, а ламели склеиваются по 5-6 штук вертикально. Понятно, что о свободной циркуляции воздуха и паров здесь лучше не вспоминать.

И всё-таки клееный брус отличного качества – например, финский, обладает множеством ярких достоинств по сравнению с другими видами материалов, производящихся из дерева. Нужно только внимательнее отнестись к выбору производителя и найти надёжную строительную фирму. И тогда стоимость дома из клееного бруса компенсируется комфортом и удобством проживания в нём. А затраты на его содержание будут достаточно скромными.

что лучше выбрать? Гост на профилированный брус

Профилированный брус это современный строительный материал который изготавливают из хвойных пород деревьев методом фрезерования и строгания. При этом, придаётся специальный профиль, такой материал легко укладывать, благодаря шипам-пазам, стены из него собираются, как конструктор, что существенно экономит время и деньги, стены при этом остаются геометрически ровными, благодаря жёсткому сцеплению, в виде замка и не требуют дальнейшей отделки.

Виды профилей и размеры

Существует три основных размера профилированного бруса: (размеры указаны в чистоте)

  • 140 на 90 мм (толщина стены 9 см.) — для дачных построек и главным образом идёт, как перегородчный брус
  • 140 на 140 мм (толщина стены 14 см. ) наиболее востребованный размер бруса, так называемая «золотая середина»
  • 140 на 190 мм (толщина стены 19 см.) применяют для коттеджей и домов для постоянного проживания


По виду профиля:

  • Финский — профиль бруса имеет два выраженных шипа
  • Гребёнка — имеет большое количество шипов
  • Скандинавский — это подвид, гребенчатого профиля.
  • Лунный — или по другому под «блок хаус», полукруглый снаружи и ровный внутри, самый популярный вид бруса
  • Ровный — профиль с двух сторон ровный, со скошенными фасками.

По степени влажности:

  • Брус естественной влажности (25-40%)
  • Брус камерной сушки(принудительной) (не более 20%)

По сезону заготовки:

  • Зимний лес (сырьё для бруса, заготавливают зимой)
  • Летний лес

Технология производства

Для производство профилированного бруса применяют хвойные породы дерева, ель или сосну. Берут заготовки не строганного бруса размерами 150 на 100, 150 на 150 или 150 на 200мм, в зависимости от размера, который хотим получить. Методом фрезерования, снимается с двух сторон по 0,5 см, при этом брусу задаётся профиль (полукруг с одной стороны или ровные бока, два шипа или гребёнка), в двух других формируют профиль в виде «шип-паз» На выходе мы получаем строганный профилированный с 4 сторон брус, весь процесс занимает 1-2 минуты на 1 шт. (брус длинной 6,0 метра). Профилирование производится на специальных четырёхсторонних строгальных станках профильными фрезами.

На фото стандартные заготовки не строганного бруса, готового для фрезерования и профилирования

Брус после профилирования в штабелях, готовый к отгрузке на пилораме

Крупным планом, профиль бруса снаружи под «блок хаус»(лунный)

Профиль бруса с двух сторон ровный естественной влажности под навесом перед отгрузкой

Важно: Чистовые стены из такого бруса обязательно нужно запиливать и врубать в коренной шип (другое название «тёплый угол») или в его разновидность, ласточкин хвост. Между венцами всегда прокладывают межвенцовый утеплитель джут.

Рубка углов домов, только в коренной шип, согласно ГОСТ 30974−2002


Утеплитель джут между каждым венцов бруса капитальных стен и перегородок

Благодаря шипам-пазам, брус соединяется в жёсткую геометрически ровную конструкцию


Для справки:

В одном кубе бруса 150 на 100мм — 11 шт.

В одном кубе бруса 150 на 150мм — 7,0 шт .

В одном кубе бруса 150 на 200мм — 5,5 шт.


Это влияет на стоимость сруба дома, к примеру дом равный по размеру и площади из бруса 150 на 200мм будет всегда дороже. Так как количество брусин в кубе меньше, а значит кубов для строительства нужно больше, учитывайте это при запросе или планирование строительства будущего дома

Выбор профиля бруса на стоимость не влияет (вы можете выбрать как лунный профиль (под «блок хаус» снаружи) так и с двух сторон ровный).

  • У нас собственное производство профилированного бруса.
  • На производстве две сушильные камеры, к вашим услугам, брус камерной сушки.
  • А так же лес, зимней заготовки.

Профилированный брус представляет собой высокотехнологичный материал, используемый во всех отраслях строительства. Изготавливают его из хвойных деревьев: лиственница, сосна, кедр, ель.

Отличается профилированный брус от обычного своим внешним видом, а также функциональными свойствами. В статье мы подробно разберем функциональную разницу между различными видами бруса .

Если говорить о внешнем виде, то главным отличием является та сторона, которая выходит на улицу при постройке дома. Она может быть ровной, а может иметь полуовальную форму, а сторона, которая будет в доме – всегда ровная.

Однако при строительстве самое важное – это верхняя и нижняя части бруса, они представляют собой систему «Шип-паз» для идеальных стыков. А это значит, что соорудить здание из бруса можно в сжатые сроки и качественно!

Иногда зазор между шипом и пазом делают больше и укладывают туда джутовый утеплитель , тем самым снижая теплопроводность дома.


Профильный брус делится на виды по таким параметрам:

  • Сырье
  • Геометрический профиль
  • Размер
  • Технология производства
  • Степень просушки

Остановимся на двух самых важных параметрах и рассмотрим их подробнее – технологии производства и просушке. По технологии производства брус бывает:

  1. Цельный. Эту разновидность получают из простроганного с четырех сторон цельного бревна . Это самый дешевый вариант строительства.
  2. Клееный. Это последняя тенденция в современном строительстве. Этот материал отличается сверхпрочностью, эстетичностью, долговечностью, по сравнению с цельным брусом.

Но технология изготовления клееного аналога очень дорогостоящая , и поэтому далеко не каждый может себе позволить такой стройматериал.

По степени просушки брус бывает:

  1. Сухой. Здесь критерием служит процент влажности бруса. Если материал проходил процесс просушки, то влаги в нем должно быть менее 20 процентов . Это и есть сухой брус.
  2. Естественной влажности . Брус естественной влажности может иметь процент около 50 . Чем ниже влажность бруса – тем выше его эксплуатационные качества, а значит и выше стоимость.

Основные размеры бруса

В любом случае, прежде чем приступать к самостоятельному монтажу , желательно проконсультироваться со специалистом в этой сфере, прочитать литературу на эту тему, просмотреть видеозаписи, где наглядно показывается процесс.

Узнать больше о преимуществах профилированного бруса Вы можете, посмотрев видео .

Рынок строительных материалов переполнен различными видами бруса. Среди пользователей профессионалов наивысшие оценки получил брус гребенка от производителя. Стены собранные брусом с профилем гребенка более теплые, соединение герметичнее. О том какие особенности имеет такой брус поговорим с нашими читателями.

Брус с профилем гребенка может иметь различную форму.

Профилированный имеет несколько видов замкового соединения. Чем больше шипов и пазов в замке, тем более теплым будет соединение. Но изготавливают у нас в основном три. Просто закупать дополнительное пильное оборудование для невостребованного и малоизвестного профиля нерентабельно. По своей конструкции замковые соединения подразделяют:

  1. Простой. Один или два шипа и паза.
  2. Сложный немецкий или “гребенка”. Шипов и пазов более двух.
  3. Финский. имеет сложную форму замка.

Свое название “гребенка” замок получил за несколько зубчиков, которые внешне напоминают женский гребень. Пришел он к нам из Германии поэтому не редко его называют “немецкий”. По востребованности гребенка стоит на первом месте у покупателей. Конечно можно встретить некачественный брус от кустарных небольших производителей, но внимательный покупатель сможет отличить недоброкачественный товар. Дело в том, что при высыхание сложный замок может растрескаться. А использовать дорогостоящее оборудование для сушки пиломатериала мелкие производители не хотят. Покупать брус с немецким замковым соединением необходимо у крупных производителей, а у каких расскажем ниже.

Плюсы и минусы

Такой сложный по конструкции замок был изобретен для того, чтобы максимально уменьшить межвенцевое расстояние. Что практически исключит дополнительное утепление стен при строительстве. При соединение замок получается плотным и практически герметичным. Не влага, не ветер не попадут внутрь стены со сложным замковым соединением. Тогда почему так много отрицательных отзывов о материале на строительных форумах? Почему многие наши читатели пишут о некачественном брусе? Рассмотрим подробнее о каких плюсах заявляет производитель:

  1. Теплоизоляция стен выше чем у простого замка в 2 раза.
  2. Соединение стен более жесткое.
  3. Не дает влаге и холодному ветру попасть внутрь дома.
  4. При усадке соединение с многочисленными шипами еще больше соединяется и швы становятся герметичными.
  5. Шлифовать стены дома из профилированного матриала с немецким соединением дополнительно не нужно.
  6. Собрать коробку из профиля со сложным замком быстрее, так как сцепка более жесткая.
  7. После сборки нет необходимости дополнительно утеплять и отделывать дом.

На первый взгляд материал кажется идеальным. Теперь рассмотрим так ли верны все заявленные плюсы профиля и имеют ли они отношение именно к этому замковому соединению?

Усадка дома из любого бруса естественной влажности продолжительна и может проходить на протяжение 3 лет. Причем в первый год стены осядут на 5-13 см. Меньшая усадку у профиля гребенка камерной сушки, но процент усадки и замковое соединение никак не связаны. Дело скорее в сечение бруса, которое от 150х200 мм сложно довести до идеальной влажности даже при соблюдение всех технологий. А любая неточность при выпилки сложного замка при сушке приведет к еще большему растрескиванию.

Дополнительно проконопатить стены у дома из бруса с профилем сложно, так как замок не позволит сделать работу качественно. Это касается любого вида профиля. Делая вывод, можно выделить минусы сложного замкового соединения:

  1. Как будет вести себя древесина при усадки с любым видом профиля сказать сложно. Перекосить стены может в любом случае. Исключение составляет клееный брус и профилированный камерной сушки. Но цена на них выше естественной влажности в разы.
  2. Растрескаются стены из любого профиля в любом случае, единственное у камерной сушки они будут меньше.
  3. Собрать коробку дома или бани из профиля любой сложности можно быстро имея навык. Если строительство осуществляется впервые и своими руками, то не стоит ждать быстрого результата, даже если выбран профиль “гребенка”.
  4. При растрескивание с годами все равно нужна будет внутренняя и наружная отделка стен. Исключение опять таки составляют камерная сушка и клееный профилированный брус.
  5. Неправильная сушка приводит к деформации сложного замка и строить из бруса будет невозможно.

Недобросовестные производители не гонятся за качеством своего материала, поэтому купив дешевый пиломатериал не стоит ждать отличного результата. А отрицательные стороны с годами будут все больше проявляться.

Производитель производителю рознь

Произвести сложное замковое соединение можно только на специализированном четырехстороннем фризировальном станке имея специальные фризы. Недорогие станки не пригодны к подобным работам.

Ответственные производители после изготовления профиля очищают замок от опила и обрабатывают специальными антисептирующими составами. В мелких компаниях этот этап упускают и не редко можно встретить на рынке недорогой пиломатериал подверженный гнили и плесени. Покупать такой не стоит, так как его качественные характеристики утрачены.

Просушить большое сечение сложно, поэтому покупать камерный пиломатериал стоит только у проверенной компании. Отличить доброкачественного производителя можно по ряду признаков:

  1. работу в данной отрасли осуществляют более 5 лет.
  2. имеют собственные склады, где готовый пиломатериал хранится в определенной влажности и чистоте.
  3. товар на строительную площадку доставят упакованный в герметичную пленку.
  4. дают гарантию на свой пиломатериал.
  5. обрабатывают материал антисептиками, так как в дальнейшем провести обработку сложного замка будет сложно.

Немало важны положительные отзывы от покупателей. Причем стоит насторожиться если среди отзывов нет отрицательных. Не ошибается только тот, кто ничего не делает. А тем более не стоит исключать человеческий фактор при изготовление сложного профилированного материала гребенка. Подробнее как изготавливают сложный замок можно увидеть на видео:

Рассмотрим несколько крупных компаний которые занимаются изготовлением профилированного бруса гребенка в виде таблицы:

Любой крупный производитель предлагает покупателям качественный пиломатериал гребенка по доступной цене с гибкой системой скидок. Так как компании производящие брус в большинстве предлагают готовые дома из материала, то для строительства своими руками рекомендуем купить такой. Какой производитель ближе к вашему месту строительства и имеет больше положительных отзывов, тот и лучше.

Анализ цены

Цена зависит от вида древесины, сечения и удаленности от производителя. Не мало важны цена на бензин и сезонность. Так зимой можно купить пиломатериал по более низкой цене и высокого качества. Рассмотрим среднюю цену на материал гребенка в таблице:

Говорить о качестве в полной мере рано, так как появился материал у нас не так давно. Какой профиль лучше, брус гребенка от производителя или простой сказать односложно нельзя. Использование его в Европе и других странах не является показателем, так как климат у нас другой.

При строительстве деревянных домов очень часто используют брус с различными типами профилей: несколькими зубцами, гребенкой или «финским» профилем. Что представляют собой эти виды материалов, чем они хороши и чем отличаются от клееного бруса? Попробуем прояснить все эти вопросы.

О клееном и профилированном брусе

    Клееный брус изготавливают из набора досок приклеенных друг к другу, а профилированный брус — это монолитное бревно.

    Брус с профилем сохнет около года. Клееный вариант продается в высушенном виде.

    Звуко-теплоизоляционные свойства у клееного бруса ниже, чем у профилированного. Клей между досками, может иногда рассыхаться, а это уменьшает теплоизоляцию стены.

    Профилированный материал дешевле.

    Для укладки профилированного бруса необходим определенный профессионализм монтажников.

Свойства различных видов профилированного материала

Гребенка

    Брус в виде «гребенки» — это изделие, с большим количеством нарезанных зубьев.

    Их наличие является большим плюсом, так как отпадает необходимость в утеплителе. Плотный контакт зубьев, не дает возможности холодному воздуху проникать сквозь стены.

    Недостаток таких материалов — сложность соединения. При перепаде температуры и влажности теряется первоначальная форма. Бревна иногда приходится крепить между собой с помощью кувалды, что может нарушить их целостность.

    Если «гребенки» правильно соединить, получатся очень теплые стены.

    Лучший тип для холодных северных регионов.

Профиль «финского» типа

    В плане монтажа — это более удобное соединение. На профилированном брусе два шипа — по краям, что значительно упрощает процесс сборки. Стены с таким профилем практически не подвержены усадке.

    Для правильного соединения нужны опытные специалисты.

    Чтобы профиль обладал хорошей теплоизоляцией, между бревнами следует прокладывать утеплитель.

    Больше подходит для регионов, где климат не очень суровый.

Брус с тремя-четырьмя зубьями

    Более универсальный вариант с широкими шипами. Они практически не деформируются во время хранения.

    Собирать такой профиль намного легче.

У каждого вида профилированного бруса есть свои плюсы и минусы.

Достоинства профильных брусьев

    Это 100% цельный монолит из дерева.

    Основа профиля — древесные породы из сосны, ели .

    Обработку изделий выполняют на высокоточном оборудовании.

    Пазы без зазора соединяются с шипами противоположных брусьев.

    Исключается закупка различного крепежа.

    В брусе отсутствует клеющий состав. Поэтому, он прочен и по истечении времени. Нет вредных для здоровья людей выделений. Поэтому микроклимат в помещениях, из-за отсутствия искусственных прослоек, вполне комфортный.

    В домах из профильного материала прохладно в жару и тепло в морозы.

    Стены из профилированного бруса снижают расходы на поддержания тепла в холодное время года.

    Отделку стен делать не обязательно. Они и так имеют оригинальный естественный вид.

    Профильный брус не обрабатывается при строительстве защитными составами. Эту процедуру выполняют в заводском автоклаве, что намного эффективней, чем покрытие вручную.

Имеются и некоторые минусы.

Недостатки профилированного бруса

    Отделку дома следует делать только после его усадки. А это около одного года.

    На высушенных бревнах могут появиться трещины.

    Внешний вид строений не претендует на современный стиль. Бревенчатые стены выглядят естественно. Дома из профилированного бруса выбирают застройщики, которые отдают предпочтение натуральности и экологичности.

Так или иначе, плюсов у профилированного материала намного больше, чем минусов. В зависимости от тех или иных условий, его с успехом используют при строительстве.

На современном рынке стройматериалов присутствует несколько модификаций профилированного бруса. Существуют изделия с полукруглой лицевой гранью, прямой, гладкой с фаской размеров 20х20 см – 10х10 см квадратного, прямоугольного сечения.

Перед тем, как закупить профилированный брус, необходимо узнать, какой профиль лучше, в чем помогут консультации специалистов.

Вне зависимости от сечения, типа декоративной лицевой грани, материала древесины, профилированный брус может иметь один из двух основных профилей либо промежуточный. К основным профилям относятся скандинавский (финский), немецкий («гребенка»), промежуточные профили представляют собой комбинации шипов/пазов.

Скандинавский профиль бруса

В финском варианте продольного замкового соединения брус имеет два широких шипа в верхней части с выборкой между ними. На противоположной грани фрезеруется зеркальный рисунок – средний выступ, широкие канавки по бокам. При укладке стен сруба профиль дополнительно теплоизолируется, герметизируется уплотнителем:

  • джут, пакля, полимерные материалы, герметик заполняют нижнюю выборку
  • средний широкий шип верхнего венца садится в ответный паз с небольшим зазором, предназначенным для усадки конструкции при полном высыхании материала в момент эксплуатации

Классическая оцилиндровка схожа схемой монтажа с этим вариантом профиля бруса. Профилированные изделия со скандинавским продольным замком удобнее при перепланировке, изготовлении пристроев:

  • венцы легко разбираются, устанавливаются на место
  • при изготовлении чаш отсутствует сложный крой

Выбрав профилированный брус для строительства, необходимо решить, какой профиль лучше для конкретного проекта. Многие специалисты считают, что уплотнительная лента, которая используется только в скандинавском типе продольного замка, добавляет стыкам надежности.

Немецкий профиль бруса

Проектирование деревянных домов с продольными замками немецкого профиля бруса обеспечивает неразъемное соединение после небольшого срока эксплуатации. После усушки лабиринтная схема надежно заклинивается, стены становятся неразборными.

Внешне замковое соединение напоминает гребенку в поперечном срезе, откуда материал и получил название. В зависимости от сечения профилированного бруса на гранях может присутствовать 4-6 средних паза (20х20 см, 10х10 см, соответственно).

  • в этом случае нестабильна геометрия изделий;
  • возникают проблемы в пятне строительства при несовпадении шипов/пазов;
  • уплотнитель при выборе немецкого профиля не используется – канавки слишком малы для закладки постороннего материала;
  • существует мнение, что, немецкие замки легче в работе в связи с отсутствием утеплителя;

В классическом финском профиле бруса чаши полукруглые, для уплотнения в среднюю часть укладывается широкая лента, в боковые пазы уплотнительный шнур. На практике чаще используют прямые чаши, уплотнение лишь в центральной части профиля либо только по бокам полимерными материалами. В немецком профиле технология уплотнения в чашах выбирается индивидуально, в зависимости от зазоров, присутствующих в соединении. Сложная лабиринтная геометрия считается оптимальной для отсутствия продувания стен.

Специалисты, отвечая на вопрос: «какой профиль для строительства деревянного дома лучше?» — сходятся во мнении, что, по всем параметрам выигрывает материал с заводскими чашами. Их изготовление в пятне застройки слишком сложное, увеличиваются зазоры, требующие перерасхода уплотнителя, снижается эстетика восприятия сруба.

Какой брус лучше выбрать для строительства дома?

Лесстрой запускает серию статей по сравнению основных материалов для строительства дома. Эта серия будет полезна при первом рассмотрении вариантов для выбора. Первая статья посвящена брусу.

Обрезной брус

Самый простой и дешевый вид материала. Представляет собой результат распиловки массива дерева (обычно это сосна или ель). Чаще всего предлагается брус естественной влажности, квадратного или прямоугольного сечения. Минимальный размер, который встречается в предложениях по строительству домов  — 100х150, максимальный — 200х200. Длина обычно 6 м.

Плюсы:
— низкая стоимость
— доступность материала и простота заказа

Минусы:
— естественная влажность гарантирует наличие усадки сруба (1-2 сезона до установки дверей и начала отделки)
— необходимость обработки и отделки сруба
— необходимость использования более толстого межвенцового уплотнителя
— чаще встречается низкосортная древесина

Строганый брус

Это простой обрезной брус с обработанными гранями с целью сделать их гладкими во избежание дальнейшей отделки. Обычно после острожки брус обрабатывают антисептическими составами и антипиренами для предохранения от поражения вирусами, грибами и насекомыми и для повышения огнестойкости. Размеры строганого бруса соответствуют размерам простого обрезного.

Плюсы:
— более эстетический внешний вид по сравнению с обрезным брусом
— отсутствие необходимости обработки и отделки сруба
— стоимость ниже, чем у профилированного и клееного бруса

Минусы:
— длительная усадка (если брус естественной влажности)
— необходимость использования более толстого межвенцового уплотнителя

Профилированный брус

Это продукт более глубокой обработки бруса, когда на стыковочных плоскостях вырезается профиль для лучшего сцепления бруса друг с другом. Профиль позволяет убрать мостики холода, брус прилегает друг к другу очень плотно. При использовании сухого бруса с высококачественным профилированием строительство дома представляет собой более простой процесс по сравнению со строительством из обрезного или строганого бруса.

Существует несколько видов профиля:

  1. со скошенными фасками и «зубьями»
  2. «гребенка» с несколькими шипами
  3. с двумя шипами
  4. финский профиль (комбинированный)
  5. лунный профиль, когда одна или две стороны бруса имеет форму дуги — для придания вида оцилиндрованного бревна
  6. лунный D- и О-образный профиль

У всех них задача одна: повысить надежность соединения бруса и улучшить теплоизоляцию. При высоком качестве и достаточной глубине профиля иногда даже межвенцовый утеплитель не применяется. Хотя его наличие позволяет уплотнить стыковку бруса.

Необходимо понимать, что после профилирования исходный размер бруса всегда уменьшается на 5-10 мм, поэтому часто размер бруса в предложениях корректируется по сравнению с не профилированным: 90(95) мм вместо 100, 140(145) мм вместо 150 и т.д. Поэтому предложения по строительству домов из профилированного бруса, например, 150х150 и 140х140 (или 145х145) стоит воспринимать как равнозначные.

Профилированный брус может быть и естественной влажности, но чаще предлагается сухой. На теме влажности стоит остановиться подробнее, поскольку этот показатель серьезно влияет на стоимость бруса.

Нормы, регулирующие определение сухости пиломатериалов, в т.ч. бруса, обозначены в ГОСТ 8242-88 (п.2.2.4). Согласно этому документу, сухим считается пиломатериал, уровень влажности которого составляет:

  • 12±3% — если брус предназначен для внутренних помещений
  • 15±3% — если брус будет использоваться для наружных стен

Свежеспиленное дерево имеет влажность от 45-50% (при спиле зимой) до 100% (при спиле весной во время активного сокодвижения). Когда предлагают брус естественной влажности, эта влажность зависит от того, как давно спилили дерево и каковы условия хранения. Обычно брус естественной влажности содержит 40% влаги и больше.

Если предлагается сухая древесина атмосферной сушки, это предполагает, что заготовки бруса перед профилированием высушивают под укрытием и с обеспечением вентиляции (зазорами) в течение нескольких месяцев, потом профилируют. Влажность профилированного бруса атмосферной сушки обычно находится в пределах 15-25%, т.е. совсем сухим брус при атмосферной сушке не станет, но просушивается равномерно по всей толщине, что является преимуществом данного метода.

Брус, прошедший камерную сушку, имеет меньший процент влажности (8-12%), но и значительно более высокую стоимость за счет использования оборудования — сушильных камер, где брус находится от нескольких дней до 4 недель в зависимости от типа сушильной камеры.

Возвращаясь к профилированному брусу, отметим его преимущества и недостатки:

Плюсы:
— отличная стыковка бруса, что обеспечивает прочность домокомплекта и теплоизоляцию
— минимальная необходимость в использовании уплотнителя
— эстетический внешний вид
— сравнительная простота сборки домокомплекта
— небольшая усадка при использовании сухого бруса

Минусы:
— более высокая стоимость по сравнению с не профилированным брусом (до 80% при использовании сухого бруса)
— наличие усадки при использовании бруса естественной влажности или атмосферной сушки с высоким процентом влажности (более 20%)

Клееный брус

Отличается от всех других видов бруса тем, что он не является цельномассивным, а состоит из деревянных ламелей, предварительно высушенных и склеенных так, чтобы волокна древесины была разнонаправленными. Это самый дорогой вид бруса, поскольку он имеет одно неоспоримое преимущество: сухие составные ламели исключают усадку дома после его возведения. Клееный брус имеет те же типы профилей, что и профилированный.

Плюсы:
— отсутствие усадки дома, позволяющее сразу же приступить к отделке
— большее разнообразие размеров бруса (толщина стены)
— низкие показатели теплопроводности
— эстетический внешний вид — при производстве ламелей используется высший сорт древесины без сучков

Минусы:
— высокая стоимость
— использование клеевых составов позволяет противникам этого материала говорить о его неэкологичности

Как сравнить?

Попробуем разложить эти материалы по требуемым характеристикам, используя самую простую шкалу оценки:

  • + хорошая характеристика по данному параметру
  • — плохая характеристика
  • +/- среднее значение

По всем параметрам принцип оценки одинаковый (т. е. если у материала низкая теплопроводность или низкая стоимость строительства, то будет стоять +, т.к. это хорошее значение, а наличие усадки будет отмечено -, т.к. это плохое значение).

Материал

Доступность

Прочность

Теплопроводность/Необходимость утепления

Внешний вид

Необходимость отделки

Скорость строительства

Наличие усадки

Экологичность

Стоимость

Вывод

Обрезной брус + +/- + + Дешевый материал. Итоговое качество дома зависит от качества леса и мастерства плотников.
Строганый брус + +/- +/- +/- + + По сути, отличается от обрезного бруса только более эстетичным видом.
Профилированный брус +/- + +/- +/- +/- + +/- + +/- Благодаря гребенке упрощается сборка дома и повышается прочность конструкции. Меньшие требования к квалификации плотников по сравнению с обычным брусом. Но более дорогой. Важно качество профиля.
Клееный брус +/- + + + + + + +/- Самый эстетичный и быстровозводимый материал, усадка незначительна. Но экологичность зависит от применяемых клеевых составов. И самый дорогой.

 

Материалы по теме:

Сколько должен стоить кв.м дома из бруса
Из чего построить дом для постоянного проживания
Строим дом из необычного бруса

Материалы по теме

Какой брус лучше

Если задаться вопросом, какой дом лучше из бруса или кирпича? Мы вам с уверенностью ответим – из бруса. Такой дом теплее, уютнее и доступнее кирпичного. Деревянный дом имеет свой особый микроклимат и наделен целебными свойствами. Так как выстроен он, преимущественно, из древесины хвойных пород, богатой фитонцидами, смолами и аромамаслами.

Стремление человека к единению с природой сделало деревянные дома очень популярными сегодня. Все больше и больше домов строятся именно из древесины, особенно загородных. Если ранее самым востребованным материалом для деревянного домостроения было бревно, то в настоящее время его место занял брус.

Дома из бруса намного быстрее возводятся и проще в отделке и эксплуатации. Так как на строительном рынке существует несколько видов данного пиломатериала, то перед домостроителями возникает вполне объяснимый вопрос – какой брус лучше? В сегодняшней статье мы постараемся ответить вам на этот вопрос, проведя сравнительную характеристику всех типов бруса.

Брус.

Типы бруса

Деревянный брус – пиломатериал, вырезанный в форме прямоугольника с толщиной от 5 до 40 сантиметров. Сырьем для производства бруса служит, как правило, обычное бревно. Существует несколько основных типов строительного бруса: обычный цельный, профилированный и клееный.

Обычный цельный брус. Самый распространенный и часто употребляемый тип бруса. Он представляет собой простое бревно, обрезанное с четырех сторон. С его помощью возводят стены, межэтажные перекрытия и стропильные системы крыш. Это довольно доступный, не дорогой материал. Так как во время его производства срезается естественный защитный смоляной слой, цельный брус нуждается в дополнительной обработке антисептическими средствами.

Профилированный брус. Это уже усовершенствованный пиломатериал. Он имеет идеально ровные параметры и изготавливается по системе «шип-паз». На производстве при обрезке бревен все параметры соблюдаются с точностью до 1 миллиметра. Монтаж дома с помощью такого материала становится намного быстрее и легче, чем строительство из обычного бруса. Профилированный брус также должен быть пропитан специальными защитными средствами.

Клееный брус. Совершенно новый, современный тип бруса, обладающий наилучшими техническими характеристиками, среди всех перечисленных. Изготовлен он из отдельных высококачественных досок, проклеенных между собой специальным составом. Форма такого бруса вырезается максимально точно, под каждый отдельно взятый проект дома. Поэтому дома из клееного бруса собираются очень быстро, по принципу детского конструктора.

Сравнительная характеристика свойств существующих типов бруса

Так как материал изготавливается по разным технологиям, то и свойства все типы имеют разные. Сейчас мы детально рассмотрим технические характеристики всех типов бруса и посмотрим, из какого бруса лучше строить дом.

Преимущества и недостатки цельного бруса.

 Обычный брус хоть и достаточно востребован, но все же имеет свои плюсы и минусы. Среди достоинств материала можно назвать:

  • его доступность;
  • достаточно низкую цену;
  • простоту и скорость монтажа.
  • Теперь рассмотрим недостатки материала:

  • дома из такого бруса нужно дополнительно отделывать;
  • не очень привлекательный внешний вид;
  • материал сильно растрескивается;
  • швы между венцами плохо сохраняют тепло.

  • Преимущества и недостатки профилированного бруса. 

    Данный материал имеет более высокие свойства, чем предыдущий. Среди плюсов данного материала стоит отметить:

  • идеальные параметры бруса;
  • расстояние между венцами, благодаря системе «шип-паз», настолько малы, что дома из профилированного бруса получаются очень теплыми;
  • дома из данного материала имеют очень привлекательный внешний вид;
  • стены не нужно конопатить.
  • Основными недостатками можно назвать:

  • усадочные процессы;
  • материал подвержен растрескиванию.

  • Преимущества и недостатки клееного бруса. 

    Данный материал практически не имеет изъянов. Среди его преимуществ:

  • отсутствие усадки;
  • материал не трескается;
  • такой брус высокопрочный;
  • стены из данного материала не нужно дополнительно отделывать.
  • Но, есть и недостатки:

  • очень высокая цена;
  • использование клея снижает экологичность материала.
  • Как видите, самыми наилучшими характеристиками обладает клееный брус, хотя все типы довольно не плохи.

    Так как из дерева возводятся постройки различного предназначения, то и брус в каждом отдельном случае должен быть разным. Из бруса строят жилые дома, хозяйственные постройки, сауны и бани. Например, стены жилого дома нужно возводить из самых толстых и качественных брусьев. Для бань и саун можно взять материал с меньшей толщиной.

    Если вас интересует вопрос, какой брус лучше для бани, а какой для загородного дома? То можно сказать, что для жилого помещения лучше всего подходит клееный брус. Но, его в никоем случае нельзя применять для строительства саун. Так как, клей при высоких температурах может выделять ядовитые вещества. Для этих целей лучше взять обычный или профилированный брус. Как показывает опыт, бани чаще всего возводят из простого бревна – красиво и недорого.

    Как определить качество бруса?

    Независимо от того, какой брус вы выберете для строительства вашего дома, главное, чтобы он был качественным. В данном разделе мы расскажем вам, как определить хороший брус от не качественного материала.

    Качественный брус должен быть плотным, без трещин и сколов. В нем не должны присутствовать следы гнили, грибка или вредителей.

    Также следует обратить внимание на условия хранения материала. Древесину нельзя хранить на улице или во влажном помещении. Это плохо скажется на ее свойствах. Главное делать закупку у надежного, проверенного поставщика. Именно такой компанией является «Вовкина деревня». Мы не первый год работаем в сфере деревянного домостроения и реализации древесных пиломатериалов. За годы работы мы сотрудничали со многими компаниями и фирмами, имеем массу положительных отзывов. Брус, цена которого очень доступная, изготовлен из качественнейшей древесины и имеет превосходные свойства.

    Заказывайте нужные вам материалы у нас, и вы не пожалеете о своем выборе!

    Бревно или брус что лучше?: ruchnaya_rubka — LiveJournal

    Брус Бревно – что лучше для строительства деревянного дома или бани?

    Из статьи вы узнаете:
    1) Бревно или брус что лучше?
    2) Какой дом лучше из бруса или бревна?
    3) Какая баня лучше из бруса или бревна?
    4) Итог: Что лучше клееный брус или бревно?

    1) Бревно или брус что лучше?

    В рамках этого вопроса, попробуем ответить на вопрос, что лучше – клееный брус или бревно?
    — Клееный брус и обычный профилированный брус мы ставим на одну полку, и в этой статье разделять не будет, так как клееный брус, это по факту тот же профилированный брус, только собранный из нескольких досок высушенных в камере до 8-12% влажности и впоследствии склеенный при помощи клея и пресса. Их основная схожесть, которая нам и интересна, это тот самый профиль, из-за которого и появляются все проблемы в домах, построенных из клееного и профилированного бруса. Так же еще одним фактом равности клееного бруса и обычного профилированного бруса является тот факт, что и обычный профилированный брус сушат в камерах, добиваясь тех же показателей влажности, что и в клееном брусе, понимая это, я вообще не понимаю, зачем люди переплачивают за клееный брус. Цена одного куба с чашками клееного бруса из сосны у нас в Новосибирске – 23-25 тысяч, тогда как обычный профилированный брус той же влажности 16 тысяч, разница 8-10 тысяч за куб! Спрашивается за что? Только в клееном брусе есть клей, а это, по сути, ядохимикаты, тогда как обычный профилированный брус изготовлен из цельного куска древесины, и не имеет никакой химии. К тому же, любой клей со временем, в условиях постоянных перепад температур и влажности, попросту разрушается, что прекрасно видно на фото, прикрепленном к этой статье.
    — Бревно естественной формы (НЕ оцилиндрованное – это важно) – полностью природный, первичный материал, не имеющий никаких ядохимикатов. На 100% экологически чистый материал. И сегодня, чему лично я очень рад, современные люди всё чаще отдают предпочтение именно ручной рубки из бревна естественной формы, и по большей части это связано и с точки зрения экологичности, и с точки зрения долговечности, и с точки зрения логики, а вот уже об этом, чуть позже. Основным преимуществом клееного бруса ,перед бревном считают тот факт, что в дома построенные из клееного бруса можно заехать сразу, и это правда. А вот то, что клееный брус не даёт усадки, вот это уже вранье. Друзья, не стоит забывать, что и клееный брус и бревно, это абсолютно тот же материал, только брус это переработанный, а бревно первичный. И как один, так и другой обладает теми же свойствами присущими древесине – а это, постоянные колебания влажности, скручивание, набухание и усушка – эти процессы постоянны, и как в супер дорогом клееном брусе, так и в бревне естественной формы, эти процессы ишли, идут и будут идти. С чем это связано? Всё просто. Дело в том, что усушка в древесине начинается с примерно 30% влажности и заканчивается только при 0% влажности, а говоря проще, древесина уменьшается в размерах до тех пор, пока влажность древесины не будет нулевой. И увеличивается в размерах до тех пор, пока не поднимется до 30%. А влажность показатель не постоянный, в зависимости от времени года, он меняется, зимой древесина сохнет, летом влажность увеличивается. Причем наружные стены меняют этот показатель постоянно, тогда как внутренние более менее постоянны и не меняются. А меняя влажность, древесина меняется в размерах, наружные стены то увеличились, то уменьшились. Именно поэтому и появляются щели, и как их следствие – сквозняки.
    Брус бревно цены – стоимость клееного бруса мы уже знаем, это 23-25 тысяч за куб, тогда как за бревно ручной рубки средняя цена от 12 до 20 тысяч, в зависимости от породы древесины, размера бревна, способа рубки сруба, и т.д.

    2) Какой дом лучше из бруса или бревна?
    Дом из бревна или бруса (клееный и обычный профилированный)? И так друзья, познакомившись с основными свойствами материалов, теперь можем ответить на этот вопрос. Дом из бруса или бревна что лучше? У клееного бруса есть преимущество, связано оно с тем, что материал сухой, и при окончании монтажа стен, кровли, можно делать отделку, вставлять окна, разводить коммуникации и т. д. Одним словом, можно сразу заезжать и жить.
    Бревно (ручной рубки) в этом клееному брусу проигрывает, т.к. рубят чаще всего из бревна естественной влажности, и нужно ждать усушки и усадки сруба. Обычно этот процесс занимает год. Хотя некоторые сначала высушивают бревно в штабелях и потом уже рубят сруб дома, в этом есть свои плюсы
    Клееный брус не нуждается в отделке, так как поверхность бруса уже гладкая, и можно оставить ее как есть, хотя чаще всего конечно красят
    Бревно так же можно ни чем не закрывать, а можно и покрасить, это дело вкуса
    Дальнейшая усадку идет одинаково, как у клееного бруса так и у бревна естественной формы, внешние стены садятся и поднимаются больше чем внутренние, в этом и клееный брус и бревно одинаковы
    А вот огромным недостатком клееного бруса является его НЕ пригодность к ремонту. Так как клееный брус имеет профиль (шип паз) эти щели мы не можем ни как заделать, и поэтому в таких домах начинаются сквозняки, я знаю не единичный случай, когда люди именно по этой причине не живут в таких домах зимой – холодно. Это относиться и к клееному брусу и к профилированному обычному брусу. Посмотрите на фото как выглядят щели в клееном брусе
    А вот сруб ручной рубки из бревна в таком случае, очень легко ремонтопригоден, эти щели попросту конопатят, и ни каких сквозняков нет. Именно поэтому рубленые дома гораздо теплее домов из клееного бруса. Предварительный вывод, какой дом лучше из бруса или бревна, на мой взгляд, учитывая вышеописанные доводы, конечно из бревна (ручной рубки) т.к. дом – это в первую очередь место, где должно быть тепло и уютно, как мы выяснили в доме из клееного бруса холодно, а из бревна ручной рубки тепло, а уютно там где тепло)))

    3) Какая баня лучше из бруса или бревна?
    Баня из бруса или бревна что лучше? Баня – это вообще специфическое место, я бы даже сказал – сакральное, и у нас в генах прописано, что баня – это из бревна ручной рубки. Рубленая баня это и традиции нашего народа, и часть нашей культуры. Но давайте все таки сравним. Клееный брус или бревно? Что лучше для бани?
    Баня – место переменной влажности, где в будни она просыхает за счет остывающих камней банной печи и открытых окон, а в субботу напитывается влагой и заметно набухает. Т.е. древесина в бане постоянно подвержена изменениям в своих размерах. Так же баня – это место высоких температур, а порой и очень высоких. В субботу температура в парной может доходить и до 90 градусов, тогда как в будни, особенно зимой, температура сильно падает ниже нуля. Такие перепады температуры предъявляют особые требования к древесине.
    В вышеуказанных обстоятельствах, клееный брус расклеиться очень быстро, и его профиль изогнет как лапшу, превратив вашу баню в сарай. Тогда как бревно ручной рубки меньше подвержено этим изменениям, в связи и с более большими размерами бревна, и с однородностью материала, и к тому же, как и в случае с домом, в бане так же появившиеся щели можно легко законопатить, а вот что делать с щелями в клееном брусе? Кто то с хорошим чувством юмора, назовет их вентиляцией – необходимой для бани) Но это все юмор.
    Какой вывод можно сделать? Какая баня лучше из бревна или бруса? Лично для меня ответ очевиден – это конечно бревно естественной формы (ручная рубка)

    4) Итог: Что лучше клееный брус или бревно?
    Клееный брус или бревно? Что лучше бревно или профилированный брус? На мой взгляд, преимущества клееного бруса сильно завышены. Конечно из него можно строить, это вполне хороший материал, но далеко не идеален как его расхваливают производители, хотя разве стоит ждать от производителей правды? У них цель продать продукт, который изготавливают, и правде и объективному взгляду там не места. Это касается не только рынка строительных материалов, а вообще, во всем.
    Для себя я вывод сделал, не смотря на прогресс, на сегодня нет строительного материала для человека лучше, чем обычное бревно естественной формы. Это и экологично, и тепло, и доступно, и проверено временем, для справки, многие памятники Русского деревянного зодчества разменяли 300 лет! Вы только представьте, 300 лет стоят, их строили наши предки

    Спасибо за внимание!

    Источник https://vk.com/sruby_ruchnaya_rubka

    #срубы #брус #бревно #чтолучше #клееный #клееныйбрус #брусбревноцена #брусбревно #бревноилибрусчтолучше #домизбрусаилибревна #баняизбрусаилибревна #правильныесрубы #ручнаярубка #рубкатопором #срубизбревна #русскаярубка #русскаячаша #рубкавчашу #рубкавобло

    Какой брус лучше для дома для постоянного проживания: профилированный или обычный

    Рынок современных строительных материалов имеют богатый ассортимент. Из чего построить качественный и красивый дом задается вопросом почти каждый человек. У современных строителей особой популярностью пользуются дома из дерева. Дома из дерева очень комфортны и безопасны для проживания, а так же имеют достаточно эстетичный вид. Идеально построенные дома из такого материала могут прослужить многие годы, не теряя качество строения, и внешнего вида.

    Красивый дом из бруса

    Древесина экологически чистый продукт, дышащий, и хорошо сохраняет тепло. Перед строительством нужно определиться из чего будет состоять дом из каркаса или бруса. Как показывает многолетняя практика, каркасные дома не долговечны, и через некоторое время каркас придется менять, что нельзя сказать о доме из бруса. Деревянный брус — это длинный пиломатериал толщиной от 100 до 300 мл., длина такого бруса достигает до 9 метров. Брус используют как не в обработанном виде, так и в отшлифованном.

    У того кто остановил свой выбор на таком строительном материале как брус, сразу возникает множество вопросов. Из какого бруса строить дом, какой брус использовать для дома постоянного проживания, а из какого можно сделать баню, и множество других вопросов задают себе будущие владельцы дома.

    О чём пойдет речь:

    Виды пиломатериалов

    Рынок пиломатериалов предлагает нам огромный выбор бруса, который возможно использовать при строительстве и отделке помещений для постоянного и временного проживания. Имеется несколько видов деревянного бруса:

    • профилированный;
    • строганный ;
    • непрофилированный;
    • клеёный.

    Внешние отличие различных видов бруса вы можете увидеть на прилагающем фото. Рассмотрим характеристики каждого вида отдельно, сравним, выделим его плюсы и минусы и дадим рекомендации какой брус лучше для дома.

    Профилированный брус

    Профилированный брус представлен на фото 2. Профилированный брус является материалом с высокой стоимостью, который подходит не всем он по карману. Изготавливается он из сосны, ели, кедра или лиственницы. Самым лучшим материал получается из ели и сосны. Данный брус имеет непрямоугольное сечение, что делает материал прочным, теплоустойчивым, а так же исключает попадание воды, что может быть причиной последующего гниения. Поверхность бруса очень ровная, что не требует какой-либо обработки дополнительно.

    Стены, возведенные из этого материала очень гладкие и на вид эстетично красивые. С помощью профилированного сруба можно добиться идеально ровных стен, который в дальнейшем станет основой интересного дизайн-проекта. Помещения из подобного бруса обязательно даёт усадку, которая происходит постепенно и равномерно. Конструкции и профилирующего бруса имеет более плотные угловые соединения, что обеспечивает тепло и шумоизоляцию.

    Кроме положительных сторон этого материала, имеются и отрицательные. Во время возведения домов из подобного материала, требуется перерыв в строительстве, в течение которого дом должен дать небольшую усадку. В этот период профиль привыкает к температурному режиму, влажности, высыхает. Таким образом, этот вид бруса можно использовать, как материал для возведения самого дома, и внутренней отделке.

    Непрофилированный брус

    Непрофилированный брус, который представлен на фото 3, очень часто встречается на рынке пиломатериалов и популярен из-за своей маленькой стоимость. Такая цена определена благодаря самому простому методы обработки бруса. Данный брус может иметь трещины, которые возникают в процессе его естественной сушки. Материал может давать усадку, при строительстве могут образовываться зазоры разного размера. В результате строение получается не качественное с низкой тепло- и звукопроводностью. Данный вид бруса не рекомендуется использовать в строительстве и отделке помещений.

    Строганный брус

    Строганный брус представлен на фото 4. В рассматриваемом виде так же присутствует гладкость поверхности, обрабатывать, которую не представляет нужды, что сэкономит хозяевам дома не только средства на приобретение дополнительных материалов, но и потраченное время и силы. Подобная поверхность создается благодаря обработки бревна со всех сторон, последующая просушка осуществляется в специальной камере. Обработка производится из хорошо просушенных материалов, что позволяет предотвратить усадку, появлению трещин и различных сколов.

    Такой брус рекомендуется использовать для внутренней отделки домов, лестничных конструкции, подоконников. Обработка антисептическими средства является обязательным этапом строительных работ. Строить дом из подобного материала не рекомендуется, так как он даёт большую усадку, которая равняется до 15 см.

    Клееный брус.

    Вид бруса представлен на фото 4.

    Клееный брус это монолит, который изготавливается особым методом и проходит долгий процесс сушки в специальном оборудовании. Это самый дорогостоящий из вышеперечисленных видов. Подобный брус делается из нескольких видов древесных пород. Внешние слои выполнены из лиственницы, а внутренние из сосны. Строение клееного бруса мы можем увидеть на представленном фото. Лиственница обеспечивает прочность, а сосна улучшает микроклимат.

    Этот материал обладает хорошей теплопроводностью, звукоизоляцией, не выгибается, а так же самое главное дает минимальную усадку в момент строительства или после него. Дома возведенные из данного материала легкие в сборке, не деформируются, не трескаются, а так же не требуют дополнительной обработки. В клеёном брусе исключено гниение. Но клееный брус не так хорош, как кажется. Одним из основных недостатков является его очень высокая стоимость. Использование в его составе клея предполагает снижение экологичности материала. Клей перекрывает циркуляцию воздуха, в связи с этим материал нельзя назвать экологически чистым и полезным.

    Таким образом, рекомендуется использовать в строительстве и отделке дома профилированный брус, который подарит вам экологическую чистоту, уют, и эстетичный вид вашему дому. Если вы всё же придерживаетесь использовать экологичный материал, то не рекомендуется использовать клееный брус, так как в его состав входит клеевая основа, что не позволяет естественной циркуляции воздуха в помещении.

    Если же цена и состав бруса вас не смутили, то смело можете применять его как строительный материал, который придаст вашему дому надежность и красивый внешний вид. Для внутренней отделке рекомендуется использовать строганый брус. Непрофилированный брус не рекомендуется использовать ни в строительстве, ни в обделке помещений. Выбор остается за вами! Выбирайте качественные материалы, которые позволят наслаждаться домашним уютом многие годы.

    Обзор формирования лазерного луча

    | Эдмунд Оптикс

    Это Разделы 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, и 5.6  Справочника по лазерной оптике.

    Форма лазерного луча обычно определяется его распределением освещенности и фазой. Последнее имеет важное значение для определения однородности профиля пучка по расстоянию его распространения. Поэтому формирователи луча предназначены для перераспределения энергетической освещенности и фазы оптического луча для достижения желаемого профиля луча, который поддерживается на желаемом расстоянии распространения. Распространенные распределения освещенности включают распределение по Гауссу, при котором освещенность уменьшается с увеличением радиального расстояния, и лучи с плоской вершиной, также известные как цилиндрические лучи, в которых освещенность постоянна в заданной области ( Рисунок 1 ). Подробное описание распространения гауссова луча можно найти в наших указаниях по применению гауссового луча, а информацию о количественной оценке качества распределения излучения лазера можно найти в наших указаниях по применению режимов лазерного резонатора.


    Рис. 1: Для профиля пучка Гаусса (слева) освещенность уменьшается с увеличением расстояния от центра в соответствии с уравнением Гаусса.Для плоского верхнего луча (справа) освещенность постоянна на заданной площади.


    В некоторых приложениях лучше использовать профили луча, отличные от профилей лазерного источника, которые обычно являются гауссовыми. Например, профили с плоской вершиной выгодны в таких приложениях, как определенные системы обработки материалов, поскольку они часто обеспечивают более точные и предсказуемые срезы и края, чем гауссовы лучи ( рис. 2 ). Однако введение оптики, формирующей луч, увеличивает сложность и стоимость системы.


    Рисунок 2: Пучки с гауссовым профилем менее эффективны, чем пучки с плоской вершиной, в приложениях лазерной абляции из-за большой площади луча с избыточной энергией выше требуемого порога абляции и энергией ниже порога во внешних областях гауссовского профиля.

    Формирование луча изменяет свойства света на их самом фундаментальном уровне, и его эффективность определяется принципом неопределенности Гейзенберга в зависимости от временной полосы: 1

    (1) $$ \Delta _x \Delta _{\nu} \geq \frac{1}{4 \pi } $$

    (1)

    $$ \Delta _x \Delta _{\nu} \geq \frac{1}{4 \pi } $$

    x представляет положение, а v представляет импульс.Принцип неопределенности накладывает некоторые ограничения на конструкцию формирователей луча. Например, для дизайна с очень четко определенным положением пространственные частоты становятся менее определенными. Применяя принцип неопределенности к теории дифракции, т.е. соотношение преобразования Фурье в интеграле Френеля, получаем характеристический параметр $\beta$:

    (2) $$ \beta = C \frac{r_i r_o}{\lambda z} $$

    (2)

    $$ \beta = C \frac{r_i r_o}{\lambda z} $$

    где $ \small{r_o} $ – полуширина входного луча, $ \small{r_i} $ – полуширина выходного луча, $ \small{C} $ – константа, $ \small{\lambda} $ – длина волны, а $ \small{z} $ – расстояние до выходной плоскости.Значение $ \small{\beta}$ очень важно при разработке или рассмотрении приложения для формирования луча, поскольку большие значения соответствуют лучшим характеристикам формирования луча. Например, при $ \small{\beta} < 4 $ формирователь луча не будет давать приемлемых результатов практически для любого лазерного применения, в то время как $ \small{ 4 < \beta <16} $ обеспечит низкую производительность. Следовательно, для оптимальной работы следует использовать экспериментальные условия, которые приводят к $ \ small{\ beta} > 16 $. Эта формула подразумевает, что будет проще спроектировать формирователи луча для больших лучей, более коротких длин волн и более коротких фокусных расстояний.

    Формирование преломляющего луча

    В низкопроизводительных системах, где стоимость является определяющим фактором, гауссовы лучи могут быть физически обрезаны апертурой для формирования псевдоплоского верхнего профиля. Это неэффективно и тратит энергию во внешних областях гауссового профиля, но сводит к минимуму сложность и стоимость системы.

    В приложениях с более высокими характеристиками, требующих большей эффективности, часто используются преломляющие и дифракционные формирователи лазерного луча. В этих сборках обычно используются фазовые элементы с отображением поля, такие как асферические линзы или линзы произвольной формы и дифракционные элементы, для перераспределения освещенности и фазового профиля лазерного излучения. На рис. 3 показан пример компоновки картографа поля преломления, который преобразует профиль гауссового луча в профиль с плоской вершиной за счет искажения волнового фронта и условия сохранения энергии. 2 Амплитуда и фаза падающего луча изменяются после прохождения через оба элемента в линзе Галилея или Кеплера. Полученное в результате формирование луча является высокоэффективным (> 96% пропускной способности) и не зависит от длины волны в пределах диапазона конструкции. Формирователи преломляющего луча обеспечивают равномерное распределение освещенности и плоские фазовые фронты.


    Рис. 3: Пример формирования рефракционного луча с использованием карты поля 2

    Однако фокусировка луча с плоской вершиной через линзу не приведет к получению профиля плоской вершины в конечной точке фокусировки, так как линза повлияет на профиль луча. Когда требуется сфокусированное пятно с плоской вершиной, вместо этого используются картографы поля для преобразования гауссовых лучей в коллимированные профили диска Эйри, которые образуют пятна с плоской вершиной после фокусировки бездифракционной линзой ( рис. 4 ).


    Рисунок 4: Изображение того, как некоторые формирователи луча, такие как формирователь луча с плоской вершиной AdlOptica Focal-πShaper Q, преобразуют профили падающего гауссова луча в профили воздушного диска, так что они приводят к профилям луча с плоской вершиной после передачи через фокусирующую оптику. .

    Формирование дифракционного луча

    Формирователи дифракционного луча используют дифракцию, а не преломление, для формирования лазерного луча в определенное распределение излучения. Дифракционные элементы используют процесс травления для создания определенной микро- или наноструктуры в подложке.Как правило, проектные длины волн и функция элемента зависят от высоты и расстояния между зонами соответственно. Следовательно, использование дифракционного оптического элемента на расчетной длине волны имеет важное значение, чтобы избежать ошибок в работе. По сравнению с рефракционными формирователями луча дифракционные элементы также больше зависят от выравнивания, расходимости и положения луча в плоскости номинального рабочего расстояния. С другой стороны, дифракционные оптические элементы очень выгодны в лазерных установках с ограниченным пространством, поскольку они обычно состоят из одного элемента, а не из нескольких преломляющих линз.

    Интеграторы лазерных лучей

    Интегратор лазерного луча, или гомогенизатор, состоит из нескольких линз, которые делят луч на массив меньших лучей или лучей, за которыми следует линза или другой фокусирующий элемент, который накладывает лучи на целевую плоскость. Они могут использоваться как с когерентным лазерным излучением, так и с другими некогерентными источниками света. Как правило, окончательный профиль выходного луча представляет собой сумму картин дифракции, определяемых массивом линз. Большинство интеграторов лазерного луча используются для создания гомогенизированного профиля с плоской вершиной из падающих гауссовых лучей.Гомогенизаторы луча обычно страдают от случайных флуктуаций освещенности, что приводит к не идеально ровному профилю луча. Интеграторы пучков, не основанные на дифракции, такие как интеграторы изображений или волноводы, также подходят для пространственно некогерентного падающего света. Выбор между интеграторами дифракционного или отображающего пучка зависит от числа Френеля. Как правило, при числах Френеля <10 потребуется интегратор изображений для получения очень однородного профиля с плоской вершиной. 3

      Преломляющая Дифракционный Балочные интеграторы
    Принцип формирования  Детерминированный  Детерминированный  Случайный или квазислучайный
     Случайные колебания  Низкий  Низкий  Высокий
    Чувствительность выравнивания  Низкий  Низкий  Высокий
    Однородность выходного луча  Высокий  Средний-высокий  Низкий
     Стоимость  Высокий  Средний  Низкий
     Отпечаток Большой  Маленький  Маленький
    Таблица 1: В этой таблице приведены технические характеристики для различных применений.

    Axicons для генерации пучков Бесселя

    До сих пор мы обсуждали формирование света с помощью картирования поля или интеграции пучков, когда дифракционные эффекты играют главную роль в конструкции и характеристиках оптики. Дифракция — это отклонение света от прямого распространения, не вызванное отражением или преломлением. Эти эффекты дифракции заставляют лазерные лучи расходиться по мере их распространения. С другой стороны, пучок, профиль которого описывается функцией Бесселя, определяемой как точное и инвариантное решение уравнения Гельмгольца, не испытывает дифракции; я.е. он не распространяется по мере распространения. 4 Эти лучи также являются самовосстанавливающимися, что означает, что они могут восстановиться в любой момент после препятствия. Однако идеальные пучки Бесселя невозможно создать, потому что они требуют бесконечного количества энергии. Вместо этого приближенные лучи Бесселя, известные как квазибесселевые лучи, могут генерироваться интерференцией плоских волн, образованных конической поверхностью, такой как аксикон.

    Axicons формируют квазибесселев луч с почти нулевой дифракцией в заданной области, известной как их глубина резкости (DOF).После этой области луч продолжает распространяться по кольцу (рис. 5 ). Традиционными рефракционными аксиконами считаются либо конические линзы, либо призмы. Свет проходит через них, а затем преломляется на конической поверхности. Отражающие аксиконы с отражающей конической поверхностью также используются в определенных ситуациях, например, в сверхбыстрых лазерных системах. Широкая полоса длин волн, присущая сверхбыстрым лазерам, будет испытывать значительную хроматическую дисперсию при передаче через преломляющий аксикон, в то время как в отражающих аксиконах эта дисперсия отсутствует ( рис. 6 ).Квазибесселевские пучки также могут быть получены с использованием голографических методов с высокой эффективностью дифракции, но имеют осевой профиль, модулированный дифракцией.


    Рис. 5: Схема традиционного рефракционного аксикона, показывающая область луча Бесселя в ГРИП и кольцеобразный пучок, который распространяется после области перекрытия.
    Рис. 6: Схема отражающего аксикона, который, как и традиционный аксикон, создает область луча Бесселя в ГРИП и кольцеобразный пучок после области перекрытия, но, в отличие от традиционных аксиконов, не зависит от длины волны. Лучи Бесселя

    практически не претерпевают дифракции на расстоянии своего распространения и обеспечивают превосходную глубину резкости, что делает их идеальными для таких приложений, как лазерная обработка материалов и хирургия роговицы. Благодаря одинаковому диаметру луча в DOF могут быть получены чистые срезы с острыми кромками.

    Круговые лучи с цилиндрическими линзами

    Другим типом формирования лазерного луча является округление луча, которое включает преобразование овального профиля или профиля другой формы в круглый.Лазерные диоды без коллимирующей оптики будут иметь разные углы расходимости по осям x и y из-за прямоугольной формы активной области диода, что приводит к продолговатой форме луча ( рис. 7 ). Круглые профили часто желательны для формирования симметричных, компактных пятен окончательной фокусировки.


    Рис. 7: Геометрия лазерных диодов позволяет создавать эллиптические лучи с двумя разными углами расхождения

    Как и стандартные сферические линзы, цилиндрические линзы используют изогнутые поверхности для схождения или расхождения света, но они обладают оптической силой только в одном измерении.Цилиндрические линзы не влияют на свет в перпендикулярном измерении. Этого нельзя достичь, используя стандартные сферические линзы, потому что свет будет равномерно фокусироваться или рассеиваться вращательно-симметричным образом. Это свойство цилиндрических линз делает их полезными для формирования лазерных световых листов и округления эллиптических лучей.

    Система отсчета цилиндрических линз определяется двумя ортогональными размерами: направлением увеличения и направлением без увеличения. «Направление оптической силы» проходит по изогнутой длине линзы и является единственной осью линзы с оптической силой ( Рисунок 8 ). «Неоптимальное направление» цилиндрической линзы проходит по всей длине линзы без какой-либо оптической силы. Длина цилиндрической линзы вдоль направления без оптической силы может изменяться, не влияя на оптическую силу линзы. Цилиндрические линзы могут иметь различные форм-факторы, включая прямоугольную, квадратную, круглую и эллиптическую формы.


    Рис. 8: Направления увеличения и уменьшения увеличения в прямоугольных и круглых цилиндрических линзах

    Поскольку лазерные диоды расходятся асимметрично, сферическую оптику нельзя использовать для создания кругового коллимированного луча от диода.Линза воздействует на обе оси одновременно, что сохраняет исходную асимметрию луча. Каждую ось можно рассматривать отдельно, используя ортогональную пару цилиндрических линз.

    Соотношение фокусных расстояний обеих линз должно совпадать с отношением расхождений луча по осям x и y для достижения симметричного выходного луча. Как и при стандартной коллимации, лазерный диод размещается в общей точке фокусировки обеих линз, а расстояние между линзами поддерживается равным разнице их фокусных расстояний ( рис. 9 ).


    Рис. 9: Пример округления эллиптического луча с помощью цилиндрических линз.

    Небольшая выходная апертура лазерных диодов может привести к очень большим углам расходимости, что может вызвать трудности при попытке коллимировать луч. Дивергенция напрямую влияет как на допустимую длину системы, так и на требуемые размеры линз. Взаимосвязь между расходимостью и размером луча описана в наших примечаниях по применению гауссового луча. Поскольку относительные положения каждой цилиндрической линзы достаточно фиксированы в зависимости от их фокусного расстояния, можно рассчитать максимальную ширину луча $ \left( \small{d} \right) $ на каждой линзе, используя фокусное расстояние линзы $ \left( \small{f} \right) $ и угол расхождения $ \left( \small{\theta} \right) $ оси, на которую коллимирует линза.Чистая апертура каждой линзы должна быть больше, чем соответствующая максимальная ширина луча, чтобы избежать ограничения луча.

    (3) $$ d = 2 f \times \tan{\left( \frac{\theta}{2} \right)} $$

    (3)

    $$ d = 2 f \times \tan{\left(\frac{\theta}{2} \right)} $$

    Для получения дополнительной информации см. рекомендации по применению цилиндрических линз.

    Круговые лучи с парами анаморфотных призм

    Пара анаморфотных призм — это еще один тип оптики, используемый для округления эллиптических лучей.Анаморфные пары призм состоят из двух призм, используемых вместе для изменения формы лазерного луча. Обычно они используются для преобразования эллиптических профилей луча в круговые распределения, но они также могут создавать другие эллиптические профили луча различных размеров. Оптический принцип изменения формы такой же, как у цилиндрических линз: преломление. Свет изгибается в одном направлении или по одной оси, в то время как другая ось остается неизменной ( Рисунок 10 ). Это компенсирует разные углы расходимости луча.


    Рис. 10: Анаморфотная пара призм, действующая как расширитель луча в одном направлении, которая может округлять эллиптический луч.

    Одинокая призма может изменить радиус луча по одной оси, но это также изменит направление луча. Две призмы необходимы для сохранения исходного направления распространения луча при изменении его эллиптичности. Анаморфные пары призм сохраняют параллельность исходному направлению, но смещают луч в перпендикулярном направлении.Использование пар анаморфотных призм также требует точного углового выравнивания для правильной работы. Это не обязательно, но полезно, чтобы одна призма была ориентирована под углом Брюстера или углом падения, при котором p-поляризованный свет не отражается. Другая поверхность призмы будет находиться под прямым углом к ​​лучу и должна быть покрыта просветляющим (AR) покрытием, чтобы максимизировать пропускную способность. Требуемая точная настройка приводит к тому, что многие интеграторы оптических систем покупают их в виде предварительно настроенной пары.

    Высококачественные лазерные диоды часто имеют пары анаморфотных призм, встроенные в их лазерную головку для округления лучей.Однако многие более дешевые диоды этого не делают. Стоимость покупки отдельной пары анаморфотных призм и менее дорогого диода без встроенной пары анаморфотных призм может быть меньше, чем у более дорогого диода.

    Цилиндрические линзы имеют больше степеней свободы, чем пары установленных анаморфотных призм, что затрудняет их юстировку. Цилиндрические линзы могут наклоняться, что делает анаморфотные призмы более щадящими при попытках независимого выравнивания осей. Особое внимание следует также уделить фокусному расстоянию цилиндрических линз, чтобы они располагались на правильном расстоянии от лазерного диода для получения коллимированного круглого выходного луча.Установленные пары анаморфотных призм более удобны для пользователя. Они предварительно настроены на фиксированную степень расширения, что избавляет от необходимости устанавливать и собирать их самостоятельно, как это было бы с цилиндрическими линзами. Призмы имеют только одну ось, которая должна быть независимо выровнена, поскольку пользователь просто перемещает призму на пути луча. Это устраняет этап выравнивания, экономя время пользователя и избавляя его от возможного разочарования. Физическое расположение анаморфотных призм относительно положения падающего лазерного луча также менее чувствительно.

    Однако дополнительные степени свободы, предлагаемые цилиндрическими линзами, обеспечивают большую гибкость, что может быть полезно при проведении исследований и создании прототипов. Цилиндрические линзы также могут обеспечить более высокую пропускную способность, чем пары анаморфотных призм, особенно когда линзы имеют просветляющее покрытие. Свету не нужно проходить через столько материала в цилиндрических линзах, сколько в парах анаморфотных призм, и p-поляризованный свет будет потерян, если анаморфотные призмы используются под углом Брюстера. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашими указаниями по применению пар анаморфных призм.

      Цилиндрические линзы Пара анаморфотных призм
    Смещение балки Не смещен Перемещенный
    Степени свободы Высокий Низкий
    Чувствительность выравнивания Высокий Низкий
    Пропускная способность Высокий Средний
    Стоимость Низкий Низкий
    След Маленький Маленький
    Таблица 2: Сравнение цилиндрических линз и пар анаморфотных призм для циркуляризации луча.

     

    Каталожные номера:

    1. Ф. М. Дики и С. К. Холсуэйд, Формирование лазерного луча: теория и методы, Марсель Деккер, Нью-Йорк (2000).
    2. Ласкин, Александр и Вадим Ласкины. «Оптика формирования луча для отображения преломляющего поля: важные характеристики для правильного выбора». проц. ИКАЛЕО. Том. 2010. (2010).
    3. Ф.М. Дики, С.К., Хоуэйд, Д.Л. Шили, Приложения для формирования лазерного луча, Тейлор и Фрэнсис, ISBN 0-8247-5941 (2005).
    4. Дж. Дурнин: J. Opt. соц. Являюсь. А 4 (1987) 651.

    Дополнительные ресурсы

     

    Beam Diagnostics: удовлетворение потребности в высоком качестве | лазеры | Справочник по фотонике

    Независимо от того, является ли приложение научным, коммерческим, промышленным или медицинским, диагностика луча стала неотъемлемым инструментом для пользователей и производителей лазеров и лазерных систем. Существует растущая потребность в достижении, контроле и поддержании характеристик пучка более высокого качества для удовлетворения требований более сложных конструкций лазеров и более жестких допусков лазерного процесса.

    Coherent, Inc.


    При любом обсуждении диагностики лазерного луча в первую очередь необходимо определить некоторые термины, характеризующие свойства луча. Широкие определения могут включать измерения энергии или мощности лазера, пространственной интенсивности, распространения, временных характеристик и спектрального анализа. В этой статье речь пойдет об измерении пространственного распределения интенсивности и характеристик распространения лазерных лучей.

    Пространственное распределение интенсивности (обычно называемое профилем луча) — это измерение пространственного распределения мощности или энергии перпендикулярно пути распространения луча.Он может предоставить такие детали, как структура режима луча, форма, размер, положение и расходимость. Измерение этих значений во времени также может характеризовать стабильность лазера, что важно для многих приложений.

    Анализ распространения луча характеризует изменение луча по сравнению с чисто гауссовым лучом при его распространении в пространстве. Измеренное значение, описывающее распространение луча, равно M 2 (или K=1/M 2 ). Анализ распространения с использованием M 2 полезен для определения того, насколько плотно может быть сфокусирован лазерный луч, и для проектирования систем доставки луча.Пространственная интенсивность и распространение луча обычно определяются и измеряются в двух оптических полях: ближнем и дальнем.

    Ближнее поле лазерного луча — это область на выходной апертуре или очень близко к ней, которая характеризуется неупорядоченными фазовыми фронтами и часто называется зоной Френеля. В ближнем поле форма, размер, профиль и расходимость луча могут быстро меняться с расстоянием. То, насколько далеко простирается ближнее поле, во многом зависит от типа лазера. Для сильно расходящегося источника, такого как лазерный диод, ближнее поле может простираться всего на несколько микрон от выходной грани.Напротив, ближнее поле Nd: YAG может простираться на 100 м от выходной апертуры. Диагностические измерения пучка ближнего поля обычно включают такие параметры, как диаметр, распределение/профиль интенсивности, эллиптичность, однородность и пиковая мощность или плотность энергии.

    На больших расстояниях от лазера фазовые фронты упорядочиваются, что приводит к стабильным характеристикам пучка на пути распространения. Это известно как дальнее поле или зона Фраунгофера. Очень грубое приближение расстояния до начала дальней зоны можно получить, взяв квадрат диаметра луча, деленный на длину волны:

    F = A 2

    С типичным гелий-неоновым лазером (диаметр луча = 1 мм, длина волны = 632.8 нм), расстояние до дальнего поля составляет примерно 1,5 м. Измерения в дальней зоне обычно выполняются для определения таких величин, как расходимость, положение луча, стабильность наведения, направление визирования или выравнивание по стволу.

    Параметры распространения луча, такие как M 2 или K, определяются с использованием комбинации измерений ближнего и дальнего поля. В частности, M 2 является произведением минимальной ширины луча в ближней зоне (W o ) и его угла расходимости (θ) в дальней зоне:

    M 2 = π W o θ/4λ

    Методы измерения

    Самый простой способ оценки луча — это визуальный осмотр, который имеет очевидные ограничения с точки зрения как количественной точности, так и пространственного разрешения.Для невидимых лазеров как в УФ, так и в ИК доступны материалы для визуализации, которые позволяют визуализировать и, по крайней мере, приблизительно оценить форму и профиль. Для лазеров Nd:YAG и CO 2 нередко зажигают образец на экспонированной пленке, черной бумаге, дереве или плексигласе и используют образец для измерения характеристик луча. Несмотря на грубость, этот метод обладает тем преимуществом, что является чрезвычайно быстрым, простым и экономичным, и он широко используется для некритической оценки пучка, настройки резонатора и юстировки.

    Метод измерения распределения интенсивности сканирующих апертур позволяет получить точные и количественные результаты. В этом случае точечное отверстие, щель или острие ножа механически сканируют луч перпендикулярно пути распространения, в то время как измерения мощности выполняются с помощью детектора за апертурой. В случае точечных отверстий и щелей измеренная мощность напрямую соответствует плотности мощности луча в месте сканирования апертуры, в то время как в случае ножевых краев измеренная мощность должна быть дифференцирована.

    График зависимости измеренной мощности от положения сканирования представляет собой профиль луча. В зависимости от сложности измерительной системы профиль луча можно просто отобразить на осциллографе или самописце или преобразовать в цифровую форму для компьютерного анализа и отображения. Дальнейший анализ измеренных данных профиля может дать информацию о размере луча и структуре мод вдоль оси сканирования.

    Эти методы могут обеспечить высокое разрешение измерений, ограниченное только возможностью изготовления точных отверстий или прорезей и разрешением/стабильностью механизма сканирования. Таким образом, небольшие пучки могут быть легко измерены порядка нескольких микрон с субмикронным разрешением.

    Основным недостатком методов сканирования является то, что они измеряют луч только по одной оси за раз, а сканирование занимает конечное время. Следовательно, они не могут предоставлять мгновенные данные о характеристиках двумерного пучка или измерять импульсные лазеры. Для щелей и остроконечных апертур результирующие профили также представляют собой совокупный профиль по всему лучу, а не дискретные интенсивности, измеренные с помощью точечного сканирования.Таким образом, эти методы могут упускать из виду локализованные горячие точки, детали структуры мод или быстрые временные изменения профиля луча.

    В качестве разновидности метода сканирующей апертуры между лучом и детектором может быть помещена круглая апертура. В этом случае апертура не сканируется по всему лучу. Скорее, он «обходит» центральную ось распространения, чтобы позволить максимальной мощности пройти через апертуру. Это позволяет напрямую определить размер луча (диаметр апертуры), который содержит некоторый процент от общей мощности луча.Затем размер апертуры варьируется для достижения определенного процента от общей мощности (обычно 86,5 процента, что соответствует диаметру 1/e 2 для гауссова луча). Этот метод известен как «дырка в ведре», «окруженная энергия» или «D86» и не дает профиля луча.

    Массивы двумерных детекторов, такие как устройства с зарядовой связью (ПЗС) или массивы инфракрасных матриц, представляют собой еще один метод точного и количественного измерения характеристик пространственной интенсивности пучка.Здесь луч либо падает непосредственно на детектор, либо повторно отображается через оптическую систему, чтобы обеспечить мгновенный просмотр всего луча. Обычно выходной сигнал детектора оцифровывается и отображается на компьютере с использованием искусственного цвета для представления плотности мощности в виде трехмерного контурного графика или того и другого (рис. 1).


    Рисунок 1. 3-D или 2-D цветовой профиль луча, выдаваемый BeamView Analyzer.



    Для оценки таких параметров, как пиковая плотность потока, центроид луча и форма, этот метод гораздо полезнее, чем сканирование апертур, поскольку он отображает весь луч в двух измерениях, а не обеспечивает серию одномерных сканирований профиля.Кроме того, он может измерять импульсные лучи или переходные процессы в лазере непрерывного действия.

    Одним из недостатков является то, что используемые датчики изображения обычно не имеют оптического динамического диапазона и отношения сигнал-шум, как одноэлементные датчики, используемые в сканирующих системах. Это может помешать точной оценке диаметра или общего размера пучка, особенно при работе с пучками малого диаметра. Установление базового уровня фонового шума ПЗС как нулевого уровня сигнала (отсутствие интенсивности луча) дигитайзера имеет решающее значение для точных измерений.Различные программные методы могут охарактеризовать и удалить базовый шум из сигнала луча, чтобы повысить точность и воспроизводимость.

    Практические соображения

    При измерении мощных лазерных лучей обычно требуется некоторое оптическое затухание, чтобы снизить падающую мощность ниже порога повреждения детектора. Системы визуализации и сканеры острого лезвия обычно ограничиваются лучами меньшей мощности, чем точечные или щелевые сканеры, потому что они сканируют весь луч сразу.Кроме того, обычно желательно (особенно для ПЗС) отрегулировать пиковую мощность, падающую на детектор, до значения, равного или чуть ниже его уровня насыщения, чтобы использовать весь динамический диапазон устройства.

    Высокомощное затухание может быть достигнуто за счет отражения передней поверхности от плоской оптики лазерного класса без покрытия. Переменное затухание может быть достигнуто с помощью фильтров нейтральной плотности. Обычно используются поглощающие стеклянные фильтры, потому что их можно полировать до лазерного качества.Они также относительно недороги по сравнению с другими методами и не страдают от точечных отверстий покрытия или эффекта окантовки.

    Какой бы метод ни использовался, самым важным фактором является то, что он практически не изменяет характеристики луча. Для точных измерений жизненно важно использовать безупречно чистую оптику лазерного класса без повреждений, дефектов или искажений.


    Рис. 2.
    Оптическая схема ближнего поля.


    Все методы, доступные для измерения параметров луча ближнего поля, могут работать только с ограниченным диапазоном размеров входного луча.Поэтому иногда необходимо увеличить или уменьшить луч, чтобы его физический размер соответствовал системе измерения. Теоретически это просто вопрос введения оптической системы формирования изображений, обеспечивающей необходимое увеличение (рис. 2). На практике такая система практически не должна вносить искажений волнового фронта. Наиболее легко и экономично это достигается с помощью системы, состоящей исключительно из высококачественной изогнутой оптики с первой поверхностью отражения. Такая система не только вносит минимальные искажения волнового фронта, но и нечувствительна к длине волны.Также можно использовать одну линзу, но она должна быть из высококачественного материала с лазерной обработкой поверхности.

    Поскольку для некоторых лазеров дальнее поле находится на довольно большом расстоянии от источника, доступ к нему может представлять практическую проблему в условиях ограниченного пространства. Однако для лучей с расходимостью менее 10 мрад дальнее поле можно смоделировать, пропустив луч через линзу лазерного класса с ограниченной дифракцией или фокусирующее зеркало (рис. 3) и измерив преобразованный луч, который возникает в фокальной плоскости оптическая (не сфокусированная лучевая талия).


    Рис. 3. Оптическая установка для дальнего поля.

    Следует также отметить, что изменение размера луча в дальней зоне для более точного соответствия системе измерения достигается путем выбора более длинного или более короткого фокусного расстояния. Ожидаемый диаметр пятна D в дальней зоне оптического элемента с фокусным расстоянием F для заданной расходимости луча θ определяется следующим уравнением:

    θ = D/F


    Сильно расходящиеся источники, такие как лазерные диоды, светоизлучающие диоды и оптоволокно, представляют особую проблему для измерения характеристик пучка.Для выполнения измерений в ближнем поле необходимо использовать оптическую систему с очень большим увеличением, такую ​​как объектив микроскопа, чтобы обеспечить требуемый размер луча.

    Измерения дальнего поля этих источников также затруднены. Обсуждавшиеся ранее типичные системы профилирования луча измеряют в плоскости, но волновые фронты от расходящегося источника имеют почти сферическую форму. Кроме того, на точность могут влиять такие зависящие от угла факторы, как чувствительность детектора. Хотя некоторые из этих проблем могут быть исправлены с помощью программного обеспечения, они представляют собой менее желательную альтернативу дискретизации по нормали к лучу по всему сферическому волновому фронту. Профилировщики луча гониометрического типа могут обеспечить это, сканируя детектор по сферической дуге с источником, расположенным в центре вращения сканирования. Эти системы аналогичны системам профилирования планировщика с точечным отверстием, за исключением того, что данные берутся из сферического, а не планировочного сканирования.

    Диагностика лазерным лучом сыграла ключевую роль в развитии лазерной промышленности для решения задач, связанных с постоянно растущим диапазоном приложений. Его постоянная важность отражена в усилиях Международной организации по стандартизации и поддержке международных технических комитетов по разработке стандартов и общих определений, которые будут способствовать дальнейшему совершенствованию методов лазерных измерений.Для получения дополнительной информации об этих методах диагностики луча и соответствующих стандартах ISO см. список организаций по стандартизации в этом Справочнике.


    Обсуждение профилирования лазерного луча и вопроса о точности

    Вопрос : Как я могу быть уверен, что мой профилировщик луча измеряет точно? Существует ли стандартная методология калибровки?

    Ответ : Не существует стандарта калибровки, по которому можно было бы проверить точность измерения профиля луча на основе камеры. Компания Spiricon сделала еще один шаг вперед, чтобы обеспечить уверенность клиентов в надежных и стабильных результатах своих профилировщиков на основе камер. Эту проблему можно разбить на две основные области; 1) вход (камера) и 2) выход (из программных алгоритмов).

     

    • Вход (камера) состоит из двух частей; а) физический формирователь изображения и б) точность электронной обработки и аналого-цифрового преобразования.
      • Камера, физический имидж-сканер
        Каждая цифровая камера имеет массив фиксированного количества пикселей в направлениях X и Y.-10). Эта величина изменения расстояния от пикселя до пикселя настолько незначительна, что это не повлияет на точность измерения результирующего профилирования луча. Однако не все формирователи изображения созданы одинаково, и в результате одни лучше подходят для работы на определенных длинах волн и в других условиях, чем другие. Таким образом, имидж-сканер может обеспечивать лучшую или худшую точность в зависимости от того, как он используется.
      • Точность электронной обработки и аналого-цифрового преобразования
        Электронная обработка и аналого-цифровое преобразование охватывают такие области, как усиление, уровень черного, линейность, сигнал/шум и аналого-цифровое преобразование в число битов, которые представляют интенсивность света от каждого пикселя.8-й или 256 независимых уровней интенсивности света) Сегодня большинство камер имеют 12- или 14-битные преобразователи, дающие 4096 или 16 384 независимых уровня интенсивности. С современной камерой, оптимизированной для контроля всех вышеперечисленных переменных, в большинстве случаев отношение сигнал/шум будет составлять 58–63 дБ (среднеквадратичное значение). Использование 60 дБ для типичной 12-битной камеры даст около 24 отсчетов пикового шума из 4096. Камеры с более высоким отношением сигнал/шум, которые могут хорошо оцифровывать шум, имеют улучшенные возможности при проведении точных количественных измерений.Чтобы подтвердить влияние ошибки сигнал-шум на точность, вы можете использовать математический симулятор лазерного луча/камеры Spiricon BeamMaker®, который поставляется вместе с BeamGage®. BeamMaker — это инструмент математического моделирования луча, который может генерировать идеальный синтетический лазерный луч, используя значения режима ТЕМ. Сигнал камеры к шуму можно наложить на луч, а точность проверить на различных уровнях битов на пиксель. Путем имитации 12-битной камеры и использования сгенерированного изображения в качестве входных данных BeamGage может сравнить результирующую точность измерения с известным значением входной модели.Этот тест также проверяет программные алгоритмы, обсуждаемые в следующем разделе.
    • Выходные данные (из программных алгоритмов) должны быть точными и воспроизводимыми. В то время как камеры делают то же, что и хорошие камеры, точность результатов в конечном итоге будет зависеть от того, как обрабатываются данные изображения с камеры, и от целостности вычислительных алгоритмов, применяемых к данным. Эти алгоритмы делятся на 2 основные темы: обработка изображений и вычисления данных.
      • Обработка изображений
        Компания Spiricon была лидером в признании того, что правильная обработка изображений с точки зрения установления нулевой базовой линии необходима для проведения качественных измерений лазерного луча. Наш запатентованный алгоритм коррекции базовой линии Ultracal был использован за 9 лет до того, как ISO рекомендовал процедуру в ISO 11146-3:2004. Измерения ширины пучка во второй момент являются не чем иным, как хорошим приближением, если корректная обработка изображения не предшествует вычислительным алгоритмам.
      • Вычисления данных
        BeamGage, новейшее программное обеспечение Spiricon для профилирования луча, использующее два независимых метода проверки алгоритма.
        • Каждый алгоритм был независимо сравнен с моделированием MATLAB®
          одних и тех же входных данных.Алгоритмы, используемые разработчиком MATLAB, были написаны независимо от программиста BeamGage, чтобы не засорять процесс. Этот метод подтвердил, что результаты, представленные BeamGage, были такими же, как и результаты, полученные MATLAB.
        • Второе подтверждение выполнено с помощью утилиты BeamMaker
          в BeamGage. BeamMaker генерирует математически совершенный лазерный луч, который можно использовать в качестве исходных данных для измерений BeamGage. Затем измерения BeamGage сравнивались с известными смоделированными входными параметрами и подтверждались их совпадения.
      • Эти два метода подтвердили, что алгоритмы обработки изображений и вычислений BeamGage дают правильные и воспроизводимые результаты. Эти две тестовые системы включены в набор регрессионных тестов Spiricon и проверяются в каждом выпуске программного обеспечения.

     

    Итак, какой точности можно ожидать от анализатора лазерного луча Spiricon?
    Это не простой вопрос, даже в свете всех хороших камер и внимания к деталям, которые обсуждались выше.В отличие от измерителя мощности или штангенциркуля, которые могут соответствовать отраслевому стандарту того или иного типа, не существует стандартного отраслевого лазера, на который мы все могли бы ссылаться. Лазеры не так просто приручить, воспроизвести, измерить и стандартизировать. Изобретение Спириконом «BeamMaker» было попыткой разобраться с этим фактом жизни, связанным с лазерами. На самом деле он существует много лет назад, и его включение в наш новый продукт BeamGage — это то, что является новым. Это было сделано для того, чтобы помочь вам, пользователю, определить для себя некоторую степень уверенности в своих результатах на основе широкого диапазона условий, выходящих за рамки этого краткого обсуждения.

    Ниже приведен список вопросов, каждый из которых заслуживает отдельного обсуждения в связи с его влиянием на точность:

    • Настройка усиления камеры, поскольку она влияет на отношение сигнал/шум
    • Дрейф камеры/лазера с температурой
    • Эффекты размытия или смазывания камеры в зависимости от яркости луча, длины волны и настроек экспозиции.
    • Надлежащее использование базовой коррекции
    • Луч составляет ≤ ½ размера тепловизора в каждом направлении.
    • Ширина второго момента лазерного луча от ≥ до 10 пикселей
    • Лазерный шум и другие изменяющиеся во времени свойства, такие как изменчивость импульсных лазеров от импульса к импульсу или стабильность наведения лазеров непрерывного действия
    • Изменчивость амплитуды луча в динамическом диапазоне камер
    • Эффекты искажения затухания луча и внешней обработки луча
    • Где на пути распространения луча выполняется измерение, или я измеряю то, что нужно в нужном месте
    • Знание пользователя для понимания того, что измеряется и какой выбор методологии используется
    • Правильное использование апертуры для повышения точности
    • Правильный выбор режима запуска и времени экспозиции при захвате импульсных лазеров
    • Повреждение камеры, особенно из-за чрезмерной экспозиции и длительного воздействия УФ-излучения
    • Неиспользование ручной или автоматической диафрагмы

     

    Предполагая, что вы приняли во внимание большинство из вышеперечисленных применимых элементов и предприняли значительные усилия по уменьшению внешних источников ошибок и подаче луча на камеру с хорошим соотношением сигнала и динамического диапазона камеры, вы можете ожидать следующее:

    Второй момент Точность ширины луча с использованием Ultracal и Auto-Aperture, +/-2%, все режимы и комбинации режимов. Вышеуказанное уменьшается примерно до +/- 5% при использовании Auto-Xposure или других хороших, но менее благоприятных условий представления луча, таких как значительно уменьшенный размер или интенсивность луча.

    Точность центроида примерно 1/10 шага пикселя с поправкой на коэффициенты масштабирования.

    Отслеживание мощности в диапазоне от 5 до 98% динамического диапазона, +/- 5%.

    Точность других методов измерения луча.
    Методы, эквивалентные второму моменту, основанные на методе Knife-Edge, будут давать аналогичную точность для лучей TEMoo, но будут иметь переменные системные ошибки по мере изменения сочетания мод луча.Подход 90/10 немного более точен, чем метод ISO.

    % пика и % мощности/энергии менее чувствительны к шуму, но не имеют отраслевых результатов для лучей, отличных от круглых диаметров TEMoo. Результаты смешанного режима не имеют особого смысла, за исключением контекста, определяемого пользователем.

    Encircled Power, наименьшая апертура и Encircled Power, наименьшая щель также менее чувствительны к шуму, но не имеют отраслевых результатов для лучей, отличных от круглого или эллиптического диаметра/ширины TEMoo.Результаты смешанного режима не имеют особого смысла, за исключением контекста, определяемого пользователем.

    Измерения расходимости относятся только к теории распространения луча при расчете с использованием ширины луча второго момента. Другие методы и определяемые пользователем результаты требуют проверки пользователем для своих собственных целей.

    Что еще я могу сделать помимо вышеперечисленного, чтобы сохранить уверенность в своей системе анализа луча?
    Поскольку камера предназначена для обеспечения наилучшей производительности для визуализации лазерных лучей, «окно» было удалено с передней части массива датчиков.В результате незащищенный массив становится мишенью в тире для лазерного луча и подвержен повреждению, износу и неправильному использованию. Незащищенный и подверженный влиянию вашей локальной среды массив изображений и последующие изображения, созданные из массива, могут ухудшиться в зависимости от элементов. Такое ухудшение может быть незначительным, например, более частое появление одиночных битых пикселей; или, в самых крайних случаях, коррозия и трещины, которые могут привести к серьезной деградации или катастрофическому отказу.

    Чтобы помочь вам поддерживать производительность камеры, Spiricon рекомендует клиентам регулярно возвращать свою камеру (рекомендуется каждые 12 месяцев при нормальном использовании) для процесса проверки и повторной сертификации. Этот процесс по возможности исправит битые пиксели, очистит тепловизор и подтвердит, что ваша камера по-прежнему работает в соответствии с заводскими спецификациями. Или вы будете уведомлены о любых изменениях, которые могут быть достаточно серьезными, чтобы потребовать ограничения использования, ремонта или замены. Позвоните по телефону 435-753-3729 или напишите по адресу [email protected] com для RMA и запланировать этот процесс.

    Читать как PDF

    Руководство по качеству лазерного луча и измерению M2

    Лазерная теория учит нас, что по замыслу большинство лазерных лучей должны иметь форму луча Гаусса. Основная мода гауссова луча (TEM 00 ) является идеалом, которого большинство разработчиков лазерных систем хотят достичь по трем основным причинам:

    1. Его интенсивность максимальна на оптической оси, благодаря чему оптическая сила и интенсивность хорошо сконцентрированы;
    2. У него самое низкое расхождение, поэтому его часто рассматривают как тонкий луч света, который не расширяется;
    3. Он ограничен дифракцией, что означает, что при фокусировке перетяжка луча является наименьшей, которую можно получить для этой конкретной длины волны.

    Но в реальной жизни нет ничего идеального, и чистый гауссовский пучок с профилем TEM 00 и колоколообразной кривой, расходящейся на бесконечность, к сожалению, никогда не достигается.

    Вы можете задаться вопросом (и многие люди задаются вопросом), насколько близок ваш настоящий лазер к совершенству? В этом руководстве мы познакомим вас с концепцией измерения качества лазерного луча с помощью параметра M2, который количественно определяет качество лазерного луча, и с тем, как измерить M2 для реального лазера.

    Как определить качество лазерного луча?

    Первые лазеры были изготовлены в 60-х годах, но только в начале 90-х годов Энтони Э. Зигман предложил стандартное измерение того, насколько лазерный луч близок к идеальному гауссову лучу, или, другими словами, измерение лазерного излучения. качество луча.

    По сути, все сводится к проверке того, как ваша реальная перетяжка и расходимость луча сравниваются с идеальным гауссовым лучом на той же длине волны.

    Произведение параметра луча (BPP) — это индикатор качества лазерного луча, которым пользуются некоторые люди, и он определяется как произведение наименьшего радиуса луча (радиус перетяжки луча, w 0 ) на половину угла расхождения луча ( θ), измеренный в дальней зоне. Единицы измерения BPP мм-мрад:

    BPP = θw 0

    Идеальные гауссовы лучи имеют наименьший BPP для данной длины волны. Поскольку мы знаем, что θ идеальное = λ / (π w 0, идеальное ), BPP для идеального луча упрощается до BPP идеальное = λ / π. Несмотря на простоту расчета, BPP — не лучший инструмент для сравнения одного лазера с другим, поскольку его идеальное значение меняется в зависимости от длины волны.

    Зигман предложил использовать безразмерное значение качества лазерного луча, разделив BPP реального лазера на BPP идеального лазера.Таким образом, мы получаем соотношение, которое указывает, насколько близок ваш лазерный луч к идеальному гауссову лучу, и Зигман назвал это значение M 2 (произносится как м-квадрат ).

    M 2 = π θ w 0 / λ

    Одна приятная особенность M 2 заключается в том, что он безразмерный (т. е. без единиц измерения), что упрощает сравнение различных лазеров. С другой стороны, это немного нелогично, но более низкие значения M 2 указывают на лучшее качество, чем более высокие значения.На самом деле, наилучший возможный результат М 2 = 1, а с увеличением значения М 2 качество лазера снижается.

    Почему важно знать качество луча вашего лазера?

    После определения коэффициента M 2 его можно снова ввести в уравнения для обобщенного гауссова распространения луча. Когда вы знаете коэффициент M 2 вашего лазера, эти уравнения описывают, как распространяется ваш РЕАЛЬНЫЙ лазерный луч, насколько сильно он может быть сфокусирован и как быстро он расходится.

    Зная значение M 2 для вашего лазера, вы сможете узнать, насколько сильно может быть сфокусирован ваш лазерный луч. Плотная фокусировка лазерных лучей особенно важна, когда вы используете лазер для производства или визуализации, потому что меньшие перетяжки луча означают, что могут быть достигнуты более высокие плотности мощности, а также лучшее разрешение.

    В системах с волоконной оптикой также принято искать лазеры с M 2 , близким к 1, чтобы обеспечить хорошую связь с одномодовыми волокнами.Талия балки для реальной балки определяется как:

    Как видно из приведенного выше уравнения, лазерные лучи с более низким значением M 2 могут быть сфокусированы точнее, чем лазеры с высоким значением M 2 .

     

     

    Измерение качества луча

    также позволит вам узнать, как будет расходиться ваш лазерный луч. Когда вы знаете расходимость вашего луча, вы можете предсказать размер вашего лазерного луча практически в любой точке пространства. Радиус луча для реального луча определяется как:

    А расходимость в дальнем поле для реального лазера определяется как:

    В приведенном выше уравнении видно, что лазеры с высоким M 2 расходятся быстрее, чем лазеры с низким M 2 .Производители лазеров любят указывать коэффициент M 2 в своих спецификациях, потому что он дает пользователям представление о том, насколько легко будет работать с их лазером.

    Как рассчитывается M

    2 ?

    Предложение Зигмана стало популярным из-за своей простоты, но экспериментально оно не так просто, и из-за этих принципов возникают некоторые неопределенности. Например, если вы хотите измерить радиус талии в лаборатории, как вы можете быть уверены, что ваше измерительное устройство расположено точно в фокусе?

    И как далеко нужно пройти, чтобы оказаться в дальнем поле, чтобы измерить дивергенцию? Достаточно ли этих двух точек данных? Ребята из Международной организации по стандартизации, или ISO, решили положить конец всей этой путанице, поэтому они написали норму, объясняющую, как правильно измерять и вычислять M 2 : ISO 11146.

    Норма ISO объясняет метод расчета M 2 из набора измерений диаметра луча таким образом, чтобы свести к минимуму источники ошибок. Вот основные шаги:

    1. Старт с коллимированным лучом
    2. Сфокусируйтесь с помощью объектива без аберраций
    3. Измерьте диаметр луча в различных положениях вокруг фокальной точки: возьмите не менее 10 точек данных, примерно половина из которых находится в пределах первого расстояния Рэлея от фокальной точки, а другая половина — за пределами двух длин Рэлея.
    4. Используйте уравнения регрессии, подробно описанные в норме, чтобы подобрать гиперболу к вашим точкам данных для обеих осей X и Y. Это повышает точность расчета за счет минимизации погрешности измерения.
    5. Из этой подгонки извлеките значения для θ, w 0 , z R и M 2 для каждой оси.

    Норма ISO также устанавливает несколько дополнительных правил измерения диаметра (особенно при использовании матричных датчиков, таких как датчики CCD или CMOS):

    • Убедитесь, что у вас есть не менее 10 пикселей в диаметре.
    • Используйте область интереса в 3 раза больше диаметра.
    • Рассчитайте диаметр, используя определение D4σ (ширина второго момента).
    • Всегда удаляйте фоновый шум перед измерением.

    Какое оборудование необходимо для измерения качества лазерного луча?

    На самом базовом уровне все, что вам нужно, это линза, профилировщик луча и линейка. Вы можете прочитать наши рекомендации по применению, в которых пошагово объясняется, как измерить качество профиля луча с помощью этих основных инструментов и рассчитать результат качества лазерного луча с помощью нашего бесплатного программного обеспечения.

    Несмотря на то, что это недорого, этот метод отнимает много времени, поэтому вы должны пожелать, чтобы ваш лазер был достаточно стабильным, чтобы его значение M 2 не колебалось, пока вы выполняете различные измерения диаметра! Простой способ увеличить скорость сбора данных — установить профилировщик луча на моторизованный столик перемещения и автоматизировать сбор данных.

    В случае с движущейся сценой настройка вашей системы и процедуры автоматизации могут занять некоторое время, поэтому вы можете сэкономить много времени и усилий, потому что мы уже сделали все это за вас! Наша автоматизированная система измерения качества лазерного луча Beamage-M2 идет на несколько шагов дальше, чем то, что было описано выше, и ее настолько легко настроить, что вы можете начать измерение значений M 2 через несколько минут в первый раз и менее чем за в минуту, как только вы получите это происходит.

    Подходит ли вам размер M

    2 ?

    Теперь, когда вы знаете больше об измерении качества лазерного луча, у вас будет лучшее представление о том, действительно ли это то, что вам нужно измерять. Имейте в виду, что M 2 является индикатором того, насколько ваш лазерный луч близок к идеальному гауссову лучу TEM 00 .

    Если, например, вы пытаетесь разработать лазер с недифракционными лучами, такими как лучи Бесселя, или гауссовы лучи более высокого порядка с кольцевыми профилями, то M 2 , вероятно, не является для вас хорошим индикатором.

    Вот оно! Теперь вы понимаете основы измерения M 2 … Есть вопросы? Не стесняйтесь комментировать ниже или свяжитесь с нами, мы будем рады ответить!

    Профилирование лазерного луча | Приложения

    1- Длина волны

    Какова моя длина волны и работаю ли я с одной или несколькими длинами волн? Это определит, какую технологию использовать (КМОП-датчики на основе Si, инфракрасные датчики на основе InGaAs и т. д.) для вашего приложения для профилирования лазерного луча .

    Спектр чувствительности CinCam

    Для длин волн <1150 нм, а в некоторых случаях <1320 нм, подойдет датчик на основе КМОП или ПЗС. Все предлагаемые нами профилировщики лазерного луча на основе КМОП и ПЗС имеют без защитного стекла . В настоящее время датчики CMOS очень эффективны и будут экономически эффективным решением в более чем 95% случаев. Преимущество ПЗС-сенсоров заключается в том, что они доступны с большими активными площадями для приложений с несколькими лучами или большими лучами (> 10 мм). Тип используемого фильтра нейтральной плотности (ND) влияет на порог чувствительности.

    400 – 1150 нм (или 1320 нм)

    Используйте фильтр абсорбционного типа. Каждый фильтр изготовлен из стеклянной подложки, выбранной из-за ее спектрально плоского коэффициента поглощения в видимой области. Варьируя тип и толщину используемого стекла, можно создать целую линейку поглощающих фильтров нейтральной плотности.

    По умолчанию все лазерные профилировщики CinCam CMOS s поставляются со встроенным поглощающим фильтром OD3.0 с клином для минимизации интерференционных эффектов из-за параллельных поверхностей.

    320 – 1150 нм (или 1320 нм)

    Используйте фильтр отражающего типа. Отражающие фильтры нейтральной плотности состоят из тонкопленочных оптических покрытий, обычно металлических, которые наносятся на стеклянную подложку. Оптимизация покрытия доступна для определенных диапазонов длин волн, таких как UV, VIS или NIR. Тонкопленочное покрытие в основном отражает свет обратно к источнику. Пользователь должен проявлять особую осторожность, чтобы отраженный свет не мешал настройке системы.

    240 – 1150 нм

    Этот диапазон может быть достигнут путем удаления массива микролинз, который обычно используется для увеличения коэффициента заполнения каждого пикселя.Используемое стекло блокирует УФ-излучение, поэтому, удаляя его, достигается чувствительность до 240 нм.

    <150 – 1150 нм

    Этот диапазон достигается за счет специального флуоресцентного покрытия непосредственно на датчике CMOS. Сенсор покрыт тонким слоем покрытия, преобразующего УФ-излучение в видимое, которое поглощает УФ-излучение и вместо этого излучает видимый свет. Прочный флуоресцентный материал идеально подходит для УФ-изображения. Материал показывает превосходный квантовый выход почти 100% для длин волн ниже 450 нм и вплоть до 100 нм.Напротив, для длин волн выше 480 нм материал обладает высокой прозрачностью, что дает очень хороший отклик даже в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне длин волн.

    ~1550 нм

    Может быть достигнуто с помощью специального люминофорного покрытия непосредственно на датчике CMOS. Используемое покрытие основано на сложном и незаряженном антистоксовом материале с уникальными эмиссионными свойствами и преобразует фотоны с длиной волны 1495-1595 нм в видимые и обнаруживаемые длины волн без выцветания или задержки изображения.Предлагаем программную коррекцию нелинейности.

    Из-за размера частиц эффективное разрешение составляет 5–9 мкм, независимо от того, насколько мал шаг пикселя датчика.

    900–1700 нм или 400–1700 нм

    Для этого требуется датчик на основе InGaAs. Можно достичь высокого QE от 1 мкм до 1,6 мкм с датчиком SWIR или от 0,4 мкм до 1,7 мкм с датчиком VIS+SWIR.

     

     

     

    (PDF) Влияние профиля лазерного луча на аналитические возможности LIBS.многомодовый пучок

    Сравнение аналитических характеристик проведено для четырех исследуемых элементов

    (Cr, Cu, Si, Mn) с двумя процедурами выборки

    и двумя схемами детектирования. Для любой схемы отбора проб или схемы обнаружения

    мы наблюдали, что более высокая точность была достигнута, если бы для отбора проб использовался гауссовский луч. Для всех калибровочных кривых

    лучшая линейность (характеризуемая R

    2

    ) была получена для выборки многомодового луча.Лучшая чувствительность

    и пределы обнаружения были достигнуты при использовании многомодового луча

    в качестве лазерного источника при одноточечной выборке. Для многомодового пучка

    с энергией, равной гауссову пучку, наблюдалось ухудшение аналитических возможностей. Таким образом, лучшая чувствительность

    , полученная для многомодового луча по сравнению с гауссовским лучом, была

    только за счет более высокой энергии этого луча.

    Благодарности

    Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований

    08-02-00008-а и 09-02-01173-а.Авторы

    благодарят А.В. Гудилин (WRC GPI), Г.Н. Вишняков

    (ВНИИОФИ) и Моисеев Н.Н. (ВНИИОФИ) за помощь в интерферометрическом исследовании белого

    света.

    Примечания и ссылки

    1 Справочник по спектроскопии лазерного пробоя под ред. DA

    Cremers, LJ Radziemski, John Wiley & Sons, Англия, 302 стр. 2006.

    2 Спектроскопия лазерного пробоя под ред. AW Miziolek, V.

    Palleschi, I. Schechter, Chambridge University Press., United

    Kingdom, Cambridge, 638 p., 2006.

    3 Л. М. Кабалин и Дж. Дж. Лазерна, Экспериментальное определение порогов лазерного

    индуцированного пробоя металлов при наносекундной работе лазера с модуляцией добротности, Spectrochim. Acta, часть B, 1998, 53,

    723–730.

    4 Ю.-И. Ли и Дж. Снеддон, Пространственные и временные характеристики излучения свинцовой плазмы, индуцированного эксимерным лазером

    , Spectrosc. Lett., 1996,

    29, 1157–1171.

    5 В. Маргетич, А. Пакулев, А. Штокхаус, М. Большов, К. Нимакс и

    Р. Хергенр

    заказ, Сравнение наносекундной и фемтосекундной лазерной спектроскопии

    индуцированной плазмы образцов латуни , Спектрохим. Acta,

    Часть B, 2000, 55, 1771–1785.

    6 Ф. Колао, В. Лазич, Р. Фантони и С. Першин, Сравнение одиночной

    и двухимпульсной лазерно-индуцированной спектроскопии пробоя

    образцов алюминия, Спектрохим.Acta, часть B, 2002, 57, 1167–1179.

    7 В. И. Бабушок, Ф. К. Де Люсия Дж., Дж. Л. Готфрид, С. А. Мансон и

    А. В. Мизиолек, Двойная импульсная лазерная абляция и плазма: усиление сигнала в спектроскопии индуцированного пробоя лазером

    , Spectrochim.

    Acta, Часть B, 2006, 61, 999–1014.

    8 О. Свелто, «Принципы лазеров», Спрингер, Нью-Йорк, 2009, 625 с.

    9 Арумов Г.П., Боров А.Ю. Бухаров, В.А. Нехаенко,

    С.М. Першин, Двухимпульсный YAG:Nd3+-лазер с управляемой задержкой

    в диапазоне 20–100 нс.J. Quantum Electron., 1988,

    18(9), 1085–1088.

    10 C. Chaleard, P. Mauchien, N. Andre, J. Uebbing, J. L. Lacour и

    C. Geertsen, Коррекция матричных эффектов в количественном элементном анализе с помощью оптической эмиссионной спектрометрии с лазерной абляцией, J. Anal.

    Ат. Спектр., 1997, 12, 183–188.

    11 М. П. Матео, Дж. М. Вадилло и Дж. Дж. Лазерна, Irradiance-зависимое

    профилирование слоистых материалов по глубине с использованием лазерно-индуцированной плазмы

    спектрометрия, J.Анальный. В. Спектр., 2001, 16, 1317–1321.

    12 J. M. Vadillo, C. C. Garcia, S. Palanco and J. J. Laserna, Nanometric

    , глубинный анализ сталей с покрытием с использованием лазерно-индуцированной

    пробойной спектрометрии с коллимированным пучком 308 нм, J. Anal.

    Ат. Спектр., 1998, 13, 793–797.

    13 Л. М. Кабалин и Дж. Дж. Лазерна, Атомно-эмиссионная спектроскопия

    лазерно-индуцированной плазмы, генерируемой лазерным лучом кольцевой формы

    , J.Анальный. В. Спектр., 2004, 19, 445–450.

    14 M. Guillong, I. Horn and D. G

    unther, Возможности гомогенизированной системы

    266 нм Nd:YAG лазерной абляции для LA-ICP-MS, J. Anal. В.

    Спектр., 2002, 17, 8–14.

    15 W. L. Yip и N. H. Cheung, Анализ алюминиевых сплавов с помощью спектроскопии

    с лазерным индуцированным пробоем: как

    профиль луча абляционного лазера и энергия лазера на красителе

    влияют на аналитические характеристики, Spectrochim.Acta, Часть B, 2009,

    64, 315–322.

    16 Стандарт ISO 11146, «Лазеры и связанное с ними оборудование. Методы испытаний

    для ширины лазерного луча, углов расхождения и коэффициентов распространения луча»

    (2005).

    17 Ю.А. Ананьев, »

    Лазерные резонаторы и проблема расходимости пучка»,

    Лондон, 1992. Дж. Квантовый электрон., 1977, 13(5),

    334–337.

    19 Ю. Ральченко, А. Э. Крамида, Дж. Ридер и NIST ASD Team

    (2008). База данных атомных спектров NIST (версия 3.1.5). Доступно:

    http://physics.nist.gov/asd3. Национальный институт стандартов и технологий

    , Гейтерсбург, Мэриленд.

    20 База данных атомных линий Куруца, данные атомных линий 1995 г. (Р. Л. Куруц

    и Б. Белл) Компакт-диск Куруца № 23. Кембридж.

    21 С. Фройденштейн и Дж. Коппер, Штарковское уширение Fe I 5383 A,

    Астрономия и астрофизика, 1979, 71, 283–288.

    22 B.C.Castle, K.Talabardon, B.W.Smithand J.D.Winefordner,

    Переменные, влияющие на точность лазерно-индуцированного пробоя

    Спектроскопические измерения, Appl. Spectrosc., 1998, 52(5), 649–

    654.

    23 JJ Gonzalez, A. Fernandez, X. Mao and RE Russo, Scanning vs. плазма

    масс-спектрометрия, Спектрохим. Acta, часть B, 2004, 59 (3), 369–374.

    24 С. С.Мао, X. Цзэн, X. Мао и Р. Э. Руссо, Лазерно-индуцированная спектроскопия пробоя

    : плоская поверхность и полость, J. Anal. В.

    Спектр., 2004, 19, 495–498.

    25 C. Frei, J. Schenzel, F. Waibel and D. G

    unther, стехиометрия

    различных материалов Ag(In)SbTe с фазовым переходом (PCM), определенная

    с помощью LA-ICP-MS , Дж. Анал. В. Спектр., 2008, 23, 217–222.

    26 А. Фернандес, С. Л. Мао, В. Т. Чан, М. А. Шанон и

    Р.Э. Руссо, Корреляция спектральной интенсивности излучения в индуктивно-связанной

    плазме и лазерно-индуцированной плазме при лазерно-

    абляции твердых образцов, Анал. хим., 1995, 67, 2444–2450.

    27 ИЮПАК. Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга

    »). Составители А. Д. Макнот и А. Уилкинсон. Blackwell

    Научные публикации, Оксфорд (1997).

    28 К. Лопес-Морено, К. Ампонсах-менеджер, Б. В. Смит,

    И. B. Gornushkin, N. Omenetto, S. Palanco, JJ Laserna и

    JD Winefordner, Количественный анализ низколегированной стали методом

    микрочиповой лазерной спектроскопии пробоя, J. Anal. В.

    Спектр., 2005, 20, 552–557.

    29 Габриэле Кристофоретти, Стефано Легнайоли, Винченцо Паллески,

    Азенио Сальветти, Элизабетта Тоньони, Пьер Альберто Бенедетти,

    Франко Бриоски и Фабио Феррарио, Количественный анализ алюминиевых сплавов

    с помощью низкоэнергетического, высокоповторяющегося метода. спектроскопия индуцированного

    пробоя, J.Анальный. В. Спектр., 2006, 21, 697–702.

    Этот журнал ª The Royal Society of Chemistry 2010 J. Anal. В. спектр., 2010, 25, 1745–1757 | 1757

    Двутавровая балка (W-образная балка) и двутавровая сталь (анализ 14 различий)

    Процесс производства двутавровых балок

    Часто спрашивают, что двутавровая и двутавровая балки похожи по форме, как выбрать в практическом применении?

    Многие люди, проработавшие в строительной отрасли много лет, не могут подробно объяснить.

    Вот подробное объяснение.

    Если вы хотите рассчитать вес стальной двутавровой или двутавровой балки, вы можете использовать наш онлайн-калькулятор веса двутавровой и двутавровой балки.

    Двутавровая и двутавровая балки различаются по форме, как показано ниже:

    Что такое двутавровая сталь?

    двутавровая сталь Двутавровая сталь

    , как видно из названия, представляет собой тип стали с поперечным сечением, похожим на букву «I».

    Внутренняя поверхность верхней и нижней полки двутавра имеет уклон, как правило, 1:6, что делает полки снаружи тонкими, а внутри толстыми.

    В результате характеристики поперечного сечения двутавровых балок в двух основных плоскостях сильно различаются, и трудно применить прочность на практике.

    Хотя на рынке двутавровой стали есть более толстые двутавровые балки, структура двутавровой балки уже определила ее недостаток в сопротивлении кручению.

    Что такое сталь двутавровой балки?

    Сталь Н-образного сечения

    широко используется в современных зданиях из стальных конструкций. Имеет много отличий по сравнению с двутаврами.

    Во-первых, это отличие фланца, а во-вторых, он не имеет наклона внутрь фланца, а верхняя и нижняя поверхности параллельны.

    Характеристика поперечного сечения двутавровой балки значительно лучше, чем у традиционной двутавровой балки, швеллерной стали и уголковой стали.

    Сталь двутавровой балки

    , которая названа в честь буквы «H», потому что ее форма поперечного сечения похожа на эту букву, представляет собой экономичную профильную сталь с более оптимизированным распределением площади сечения, более разумным соотношением прочности и веса.

    Его также называют W-образной балкой, что означает широкополочную балку.

    Между двумя внешними стальными двутавровыми балками нет наклона, а именно они прямые.

    Это упрощает сварку двутавровой балки по сравнению с двутавровой.

    Сталь двутавровой балки

    имеет лучшие механические свойства на единицу веса, что может сэкономить много материала и время строительства.

    Поперечное сечение стальной двутавровой балки лучше выдерживает прямое давление и устойчиво к растяжению.Однако размер сечения слишком мал, чтобы сопротивляться скручиванию. Стальная двутавровая балка наоборот.

    У обоих есть преимущества и недостатки.

    Двутавровая балка и двутавровая сталь (различия и области применения)

    ① Разница между двутавровой балкой и двутавровой балкой №1

    Момент инерции секции совершенно другой, потому что размер поперечного сечения двутавровой балки относительно высокий и узкий, независимо от того, обычная это двутавровая балка или двутавровая балка легкой нагрузки.

    Поэтому их, как правило, можно наносить только непосредственно на детали с изгибом в плоскости стенки или для формирования силовых деталей решетчатого типа.

    Не подходит для сжатых в осевом направлении деталей конструкции или изгибающихся частей перпендикулярно плоскости стенки, что делает его применение очень ограниченным.

    ② Разница между двутавровой балкой и двутавровой балкой #2

    Сталь двутавровой балки

    относится к высокоэффективному экономичному режущему профилю (другие включают холодногнутую тонкостенную сталь, профилированные стальные листы и т. Д.)

    Благодаря разумной форме поперечного сечения они могут улучшать работу стали и выдерживать более высокие нагрузки.

    В отличие от обычной двутавровой балки полки стальной двутавровой балки расширены, а внутренняя и внешняя поверхности обычно параллельны, что делает их прочными при соединении высокопрочных болтов и других компонентов.

    Имея разумные размеры и полные модели, они удобны для проектирования и выбора (кроме двутавровой стали для подкрановых балок).

    ③ Разница между двутавровой балкой и двутавровой балкой #3

    Полки из двутавровой балки все одинаковой толщины, с прокатными сечениями.Двутавровые балки также имеют комбинированное сечение, состоящее из 3 пластин, сваренных между собой.

    Двутавры сортового проката. Внутренние края внутренних фланцев имеют наклон 1:10 из-за плохой технологии производства.

    Прокатка двутавровой балки отличается от прокатки обычной двутавровой балки, в которой используется только один набор горизонтальных валков.

    Из-за широкой полки и отсутствия уклона (или очень малого уклона) для одновременной прокатки необходимо добавить набор вертикальных валков. В результате процесс прокатки и оборудование более сложны, чем на обычном прокатном стане.

    Максимальная высота катаной двутавровой балки, которая может быть произведена в Китае, составляет 800 мм, и если требуется большая высота, ее необходимо сварить.

    ④ Разница между двутавровой балкой и двутавровой балкой #4

    В Китае национальный стандарт горячекатаной двутавровой балки (GB/ t11263-1998) делит двутавровую сталь на три категории с кодами hz, hk и hu соответственно:

    • узкая полка
    • широкая полка
    • стальная свая

    двутавровая балка с узкими полками подходит для балок или гнутых деталей, в то время как стальная двутавровая балка с широкими полками и стальная двутавровая балка подходят для осевого сжатия конструкции детали или гнутые детали.

    Сравнивая двутавровую балку со стальной двутавровой балкой при одинаковом весе, w, ix и iy двутавровой балки не так хороши, как стальной двутавровой балки.

    ⑤ Разница между двутавровой балкой и двутавровой балкой #5

    Двутавровая балка имеет небольшую длину, большую высоту и может воспринимать силу только в одном направлении.

    ⑥ Разница между двутавровой балкой и двутавровой балкой #6

    Сталь двутавровой балки

    имеет глубокую канавку, большую толщину и может выдерживать нагрузки в двух направлениях.

    ⑦ Разница между двутавровой и двутавровой балкой #7

    Поскольку спрос на строительство стальных конструкций растет, одни только двутавровые балки не могут удовлетворить спрос, потому что даже толстые двутавровые балки нестабильны при использовании в несущих колоннах.

    ⑧ Разница между двутавровой балкой и двутавровой балкой #8

    Двутавровая балка

    может использоваться только для балок, а стальная двутавровая балка может использоваться для несущих колонн.

    ⑨ Разница между двутавровой и двутавровой балкой #9

    Сталь двутавровой балки

    представляет собой экономичную профильную сталь с лучшими механическими свойствами в сечении, чем двутавровая балка.

    Назван так потому, что форма его поперечного сечения такая же, как у английской буквы «Н».

    Полки горячекатаной двутавровой балки шире, чем у двутавровой, имеют большую поперечную жесткость и более устойчивы к изгибу.

    Двутавровые балки

    легче двутавровых балок с теми же характеристиками.

    ⑩ Разница между двутавровой балкой и двутавровой балкой #10

    Полка двутавровой балки толстая у стенки и тонкая снаружи. Полка из двутавровой балки в поперечном сечении одинаковая.

    ⑪ Разница между двутавровой и двутавровой балкой #11

    HW, HM, HN, H — общие названия стали двутавровой балки. Стальные двутавровые балки свариваются, а HW, HM, HN — горячекатаными.

    ⑫ Разница между двутавровой и двутавровой балкой #12

    HW относится к стальной двутавровой балке, которая в основном имеет одинаковую высоту и ширину полки, в основном используется для колонны со стальным сердечником в колонне с железобетонным каркасом, также известной как колонна из жесткой стали.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.