Радіохвильові, радіаційні методи контролю ресі. методи електронної мікроскопії Технічна діагностика. радіохвильовий контроль. приклади реалізації стосовно будівельних конструкцій будівель та споруд під час обстеження Результат
Радіохвильовий метод заснований на залежності минулого або відбитого радіовипромінювання, від параметрів і характеристик діелектричних матеріалів (пластмас, гуми, склопластиків, термоізоляційних матеріалів, фанери, зерна, піску тощо). У радіохвильовому методі використовується діапазон довжин хвиль, який називається діапазоном понад високі частоти. Електромагнітна хвиля є сукупністю електричного Е і магнітного Н полів, що поширюються у певному напрямку Z. У вільному просторі електромагнітні хвилі поперечні, тобто. вектори Е і Н перпендикулярні до напряму поширення.
Вектор Е визначає поляризацію електромагнітного поля (її амплітуду). Виходячи з цього, хвиля може бути плоско поляризована (лінійно поляризована), електрично поляризована, кругової поляризації (правої або лівої поляризації, права за годинниковою стрілкою, ліва проти годинникової стрілки). Напруженість магнітного поля Н перевіряється у її зміні за амплітудою залежно від магнітної проникності використовуваного матеріалу. Н може змінюватися від нуля до максимального значення, що використовується в методах парамагнітного електричного резонансу і в ядерних методах резонансу. Це дозволяє досліджувати слабкі взаємодії усередині речовини із застосуванням цих методів.
Принципи побудови радіохвильових
приладів неруйнівного контролю.
У радіохвильовому методі використовується діапазон довжин хвиль від 1 до 1 мм, який називають діапазоном надвисоких частот (НВЧ). При проходженні сигналу через контрольоване середовище остання впливає на його характеристики. Якщо контролюються діелектричні матеріали, то як характеристики використовують постійну діелектричну і тангенс кута втрат ; при контролі напівпровідникових матеріалів оцінюють діелектричну постійну та магнітну проникність; при контролі електропровідних матеріалів досліджують провідність. Прилади радіохвильового контролю можна поділити на фазові, амплітудно-фазові, поляризаційні, резонансні, спектральні, частотні, променеві, перетворювальні. Всі ці прилади засновані на використанні явищ відображення, проходження, поглинання, заломлення, поляризації та перетворення радіохвильового випромінювання. Для вимірювання рівня впливу середовища на сигнал застосовуються амплітудно-фазові прилади. Схема приладу наведено малюнку 1.
Прилади подібного типу містять випромінювальну антену 4 і приймальну антену 6, джерело генерації НВЧ1, вентиль 2, аттенюатор 3,7, за допомогою якого можна послабити випромінювання, детектор 8 блок обробки і видачі інформації 9. Після проходження випромінювання через об'єкт контролю 5 потужність сигналу оцінюватиметься за формулою:
Потужність радіовипромінювання, що пройшов через об'єкт контролю;
Площа випромінюючої антени 4;
Потужність випромінюючої антени 4;
Коефіцієнти проходження радіохвилі на межі розділу двох середовищ досліджуваного матеріалу та середовища в якому він знаходиться; , де
Довжина випромінюючої антени у поперечному перерізі;
Відстань від кромки випромінюючої антени до поверхні випробуваного виробу 5;
Відстань до кромки приймальної антени від поверхні виробу, що перевіряється після проходження радіовипромінювання;
Товщина виробу, що перевіряється;
Коефіцієнти відображення при падінні радіовипромінювання на поверхню виробу та при його виході з поверхні виробу; , де
Хвильове число;
Довжина хвилі радіовипромінювання.
З виразу 1 видно, що з заданої потужності можна визначити товщину контрольованого об'єкта чи фізичні параметри . Для виключення перевідбиття необхідно узгодити межі з приймальною та випромінюючої антеною, тобто. відстані. Радіохвильові прилади можуть бути побудовані на принципі прийому відбитого від дефекту сигналу. Схема приладу показано на рис.2.
Принцип роботи подібних приладів полягає в наступному: сигнал НВЧ генератора 1 через вентиль 2 і вузол поділу 3 подається на випромінювальну антену 4, відбитий від об'єкта 6 сигнал надходить в антену 5, детектується в елементі 7 і ідентифікується в системі 8. Особливістю приладів прийомі відбитих сигналів, є наявність зв'язку (напруженості електромагнітного поля радіовипромінювання) між випромінюючою та приймальними антенами. Цей зв'язок реалізується рахунок частини випромінювання антени 4 і є опорним сигналом, з яким підсумовуються відбиті сигнали . Сукупність всіх компонентів сигналу носить інтерференційний характер, що залежить від співвідношення між амплітудою та фазою відбитого сигналу та сигналу зв'язку. Вигляд інтерференційної картини залежить від відбитого сигналу, що несе інформацію про внутрішню структуру об'єкта, що контролюється, тобто. залежить від . Радіохвильові поляризаційні прилади ґрунтуються на залежності поляризації електромагнітної хвилі, тобто. від орієнтації вектора Е у просторі в міру поширення їх у контрольованому середовищі. По виду поляризації (плоска, кругова, електрична) можна будувати висновки про внутрішньої структурі матеріалу. Зазвичай прилад налаштовують так, що за відсутності внутрішніх дефектів в об'єкті сигнал у приймальній антені дорівнює нулю. За наявності дефекту або структурної неоднорідності змінюється площина або вид поляризації сигналу, що випромінюється, і в приймальній антені з'являється сигнал, що несе інформацію про дефекти.
У радіохвильових резонансних приладах стан контрольованого об'єкта визначається за впливом середовища на добротність, усунення резонансної частоти або розподіл поля в резонаторі. На малюнку 1 представлений циліндричний резонатор у вигляді схеми:
|
Зазвичай резонатор 1 циклічної форми діаметра, збуджується хвилі. Випробуваний зразок діаметра 2 міститься всередині резонатора. І тут має місце зміщення резонансної частоти. За величиною усунення визначається однорідність цього зразка та його суцільність. У разі несуцільності або будь-якого дефекту всередині об'єкта, що випробовується, зсув резонансної частоти збільшується. Цим і визначається контроль випробуваного зразка.
У разі (рис.1 б) виникають різнополяризовані радіохвилі. Одні з правою поляризацією, інші – з лівої. Якщо такий резонатор покласти на зразок, то за наявності дефектів у зразку відбудеться зміна в поляризації радіохвилі, і з'являться деякі складові величини цієї поляризації (на малюнку це показано як ). Вимірюючи положення цього значення можна знайти місце розташування цього дефекту та його протяжність.
Схема роботи променевих приладів
На рис.2а) показано проходження радіопроменя через зразок. Зазвичай використовується промінь мілімітрового діапазону, та його проходження підпорядковується законам геометричної оптики. У результаті за величиною відхилення визначають показник заломлення і цим знаходять характеристику середовища. Якщо середовище однорідне, то промінь переломлюючись виходить з протилежного боку виробу, якщо середовище неоднорідне, то крім заломлення відбувається і відображення радіопроменя, як показано на малюнку 2б). У приладах цього фіксується радіозображення внутрішніх дефектів.
Радіохвильові товщиноміри.
Радіохвильові методи дозволяють контролювати товщину діелектричних матеріалів, шарів діелектриків на металі та металевих листах. Інформація про товщину може міститися в амплітуді, фазі, зсув резонансної лінії та резонансної кривої. Найбільш важливими параметрами об'єкта, що впливають на минулий або відбитий сигнал, є товщина і діелектрична проникність матеріалу. Чим однорідніший матеріал, тим точніше вимірюється товщина. Коефіцієнти відображення та проходження радіохвилі для плоского однорідного шару при нормальному падінні являють собою осцилюючі функції, що спадають при зростанні товщини і відношенні , де - Довжина хвилі радіопроменя.
Період цих функцій визначається довжиною хвилі та показником заломлення середовища. А ступінь зменшення – коефіцієнтом згасання хвилі. На малюнку 3 наведено графіки коефіцієнтів відбиття для двох діелектриків.
Ряд 1 - гіпсобетон (); ряд 2 - оргскло ( 
)
Рис.4
Ряд 1 – середнє згасання 
; ряд 2 - мале згасання; ряд 3 - велике згасання; - Кут втрат.
Видно, що період осциляції коефіцієнта відображення обернено пропорційний діелектричній проникності. Однозначний зв'язок між коефіцієнтом проходження та товщиною має місце при великому згасанні. Поява неоднозначності при малому згасанні ускладнює застосування товщинометрів, заснованих на хвилі. Як приклад розглянемо товщиномір для вимірювання товщини металевого листа, що прокочується.
Товщиномір для вимірювання товщини
металевого листа, що прокочується.
1- вузол для обробки сигналів та видачі їх на індикацію та керування
2- генератор НВЧ 10 -лінза
3- трійник 11 - об'єкт, що вимірювається
4- вентиль 12-лінза
7- підстроєний плунжер, що закоротює, 15 - плунжер, що закорочує
9- антена випромінююча (рупор) 17 - узгоджувальне навантаження
18 – вентиль
У приладах цього призначення має місце дзеркальне відображення електромагнітної хвилі від поверхні об'єкта, що контролюється, при цьому на самій поверхні встановлюється пучність струму і вузол напруги. При вимірі товщини об'єкта змінюється побудована картина поля, що відзначається приладом. Генеровані сигнали НВЧ через трійник 3 і вентилі 4 і 18 надходить на відгалуження 8 і 14, а потім на рупорні антени 9 і 13 з лінзами 10 і 12. Сигнали, відбиваючись від вимірюваного поверхні об'єкта 11, утворюють стоячі хвилі. Резонатори відбитих хвиль налаштовується в резонанс за допомогою короткозамкнутих плунжерів 7 і 15.
|
Радіохвильові вологоміри.
Методи вимірювання вологості матеріалів засновані на поглинанні та розсіювання радіохвиль молекулами води в області НВЧ. Інформативними параметрами є амплітуда, фаза та кут повороту площини поляризації електромагнітної хвилі. Відомо, що в області НВЧ має місце резонансне поглинання. Крім того, діелектрична постійна води у зазначеній області частот змінюється від 80 до 20, тоді як ця величина для інших матеріалів лежить в межах 2-9. Ця обставина дозволяє використовувати радіохвильовий метод для влаштування вологомірів різного призначення. На малюнку 6 наведено залежність діелектричних проникностей від частоти.
Ряд 1 - проникність, ряд 2 - проникність.
Для вимірювання з'єднання вологи використовується амплітудний вологомір, який заснований на ослабленні потужності сигналу, що пройшов через об'єкт, його схема наведена на малюнку 2. В області слабозв'язаної вологи коефіцієнт проходження сигналу пропорційний вмісту води.
Амплітудний вологомір.
1- генератор НВЧ 9 - пристрій управління перетвореннями
2- вентиль 10 – пристрій індикації
3-трійник хвилеводний 11 - детектор
4- антена випромінююча 12 - плунжер закорочений
5- антена приймальна 13 – підсилювач
6- перетворювач
7- плунжер закорочений
8- детектор
Амплітудно-фазовий вологомір.
1- Генератор НВЧ 5 - приймальна антена
2- Змінні перетворювачі 6 - пристрій узгодження навантаження
3- Трійник 7 – трійник хвилеводний
4- Антена випромінююча 8 – індикатор
9 – підсилювач 10 – детектор
Прилад працює на принципі порівняння сигналу, що пройшов через вологий об'єкт, і сигналу, що пройшов хвилеводним трактом. У хвилеводному трійнику 7 сигнали порівнюють по амплітуді та фазі. Різнистий сигнал по посиленню відображається на пристрої 8.
Радіохвильові дефектоскопи.
Ці прилади застосовуються контролю тріщин, повітряних включень, сторонніх включень, неоднорідностей, дефектів склеювання тощо. у діелектричних матеріалах. Радіохвильові дефектоскопи будуються на принципі пропускання або відображення хвилі, яка несе інформацію про товщину шарів та показник заломлення, тобто. про фізичні параметри шарів (щільність, пористість, вологість, склад і т.д.) на малюнку 9 як приклад наведено схему дефектоскопа з механічним скануванням.
При взаємодії з матеріалом виробу змінюються такі параметри мікрорадіоволн, як коефіцієнти проходження та відображення, ослаблення, розсіювання, фаза, вид та площина поляризації. Зміни цих величин при проходженні мікрорадіохвиль через контрольований виріб або відбиття від нього характеризують внутрішній стан виробу, зокрема наявність різних дефектів (розшарування, пористість, тріщини, сторонні включення, нерівномірність розподілу сполучного, порушення структури тощо). Однією з основних завдань мікрорадіохвильового методу є виявлення цих дефектів у полімерних матеріалах і особливо в матеріалах, що є непрозорими для видимого діапазону довжин хвиль.
В даний час в промисловості застосовуються конструкції з полімерних матеріалів різних конфігурацій. Це можуть бути плоскі та багатошарові плити, вироби циліндричної та кулястої форми, виготовлені різними способами, клейові з'єднання. Для кожного типу виробу необхідно вибрати метод контролю та режим роботи дефектоскопа.
Радіохвильові методи в залежності від способу введення та прийому НВЧ-сигналу поділяють на хвилеводні, резонаторні та вільного простору. Однак найбільшого поширення на практиці неруйнівного контролю набули методи вільного простору. Це зумовлено тим, що хвилеводні та резонаторні методи пов'язані з необхідністю приміщення контрольованого виробу або зразка всередину хвилеводу. Розміри внутрішньої порожнини хвилеводу чи резонаторів, особливо у малих довжинах хвиль, істотно обмежують номенклатуру виробів, контрольованих цими методами.
З радіохвильових методів НВЧ вільного простору використовуються амплітудний, фазовий, поляризаційний, розсіювання. За режимом роботи вони поділяються на методи «на проходження» та
"на відображення". Вибір режиму роботи обумовлений конструкцією виробу та прозорістю стін.
Амплітудний метод контролю заснований на реєстрації інтенсивності мікрорадіоволн, що пройшли через виріб або відбитих від нього. Вимірюваними величинами при амплітудному методі контролю є коефіцієнти проходження та відображення, показник загасання. Ці коефіцієнти пов'язані з діелектричною проникністю та товщиною стінки контрольованого виробу.
Коефіцієнти проходження і відбиття знаходять з рівнянь Максвелла для одної багатошарових середовищ при введенні в ці рівняння нормального імпедансу, під яким розуміється відношення тангенціальних складових електричного та магнітного полів. Для випадку, коли вектор напруженості електричного поля E паралельний межі розділу середовища, імпеданс дорівнює
|
|
а для випадку, коли вектор напруженості магнітного поля H паралельний межі розділу
В ідеальних умовах в хвилеводі встановлюється режим хвилі, що біжить, який характеризується тим, що якщо який-небудь вимірювач електричної напруженості полів переміщати вздовж хвилеводу, то індикаторний прилад буде показувати одне і те ж значення незалежно від його розташування.
Але, як правило, створити ідеальні умови поширення не вдається і тому повна картина
поля утворюється із сукупності хвиль, що поширюються від генератора до навантаження, і хвиль, що розповсюджуються у зворотному напрямку – від будь-якої неоднорідності до генератора. При цьому у хвилеводі встановлюється режим стоячих хвиль. Будь-яка хвилеводна лінія характеризується коефіцієнтом стоячої хвилі напруги (КСВН), який в ідеальних умовах повинен дорівнювати 1. Практично хвилеводні лінії з КСВН = 1,02...1,03 вважаються досить хорошими.
Властивості стоячих хвиль і можливість встановлення зв'язку між явищами, що спостерігаються, і характеристиками неоднорідності, що викликає відображення, мають велике практичне значення і розглянуті нижче.
Якщо максимальна напруга, що відзначається приладом Umax, а мінімальна Umin, то величина, яка називається коефіцієнтом стоячої хвилі напруги, дорівнює
Значення r можна виразити через ставлення падаючої та відбитої хвиль:
U пад U отр
U пад − U отр
Відношення Uотр/Uпад, що визначається з цього рівняння, називається коефіцієнтом відображення Г. У загальному випадку цей коефіцієнт являє собою комплексне число. Рівняння для r може бути записано у такій формі:
Для розрахунку коефіцієнта стоячої хвилі напруги та коефіцієнта відображення за результатами вимірювань Umax та Umin існує спеціальна лінійка.
Щоб уникнути великих втрат потужності, досягти стабільної роботи генератора та отримати точні результати вимірювань, необхідно ретельно стежити за з'єднанням хвилеводів за допомогою
фланців. Основні вимоги: однакові розміри хвилеводів, висока їх співвісність та недопущення зазору між фланцями, якщо вони не мають спеціальних узгоджувальних пристроїв.
Завдяки можливості вигинати хвилеводи у будь-яких площинах (вигин у площинах Е або Н)
можна створювати прилади, які забезпечують проведення контролю у важкодоступних місцях. Для досягнення гарного узгодження згинів з хвилеводним трактом необхідно, щоб радіус закруглений.
ня вигину дорівнював або більше
2 ст. Це і для про скруток, тобто. хвилевід-
них елементів, що забезпечують поворот площини поляризації на 45° або 90°.
У цьому треба пам'ятати, кожен хвилеводний тракт розраховується на діапазон довжин хвиль. Тому умови узгодження і коефіцієнт стоячої хвилі розраховують з урахуванням діапазону, що перебудовується по довжинах хвиль.
Для проведення досліджень часто буває необхідно зміщувати антенні пристрої на деяку відстань, не змінюючи положення інших частин тракту. Це може бути досягнуто за рахунок гнучких хвилеводів. Якщо в сантиметровій техніці є гнучкі гофровані хвилеводи, то в міліметровому діапазоні можна з успіхом скористатися довгим шматком хвилеводу, зігнутим буквою
Класифікація приладів. Прилади радіохвильового контролю можуть бути класифіковані за різними ознаками.
4 За інформативним параметром розрізняють прилади:
- Амплітудні;
- Фазові;
– амплітудно-фазові;
- Поляризаційні;
- Резонансні;
- променеві;
- Частотні;
- Перетворювальні (вид хвилі);
- Спектральні.
5 За схемами розташування приймача та випромінювача енергії НВЧ щодо контрольованого зразка можуть бути:
– на проходження (двосторонній доступ);
- На відображення (односторонній доступ);
- Комбіновані.
6 Розрізняють такі форми утворення сигналу:
– аналогову;
– дифракційну;
- Оптичну.
Основними фізичними параметрами у приладах є коефіцієнти відбиття, проходження, поглинання, заломлення, поляризації, перетворення.
Нижче наведено основні особливості приладів, побудованих різних принципах.
Прилади амплітудно-фазові на проходження. У цьому випадку внутрішній стан об'єкта контролю визначається впливом середовища на сигнал, що пройшов через зразок.
Принципова схема методу наведено на рис. 1.7. Основою методу є наявність двох антен (приймальною та випромінюючої), що знаходяться по різні сторони об'єкта контролю і, як правило, співвісних між собою.
В основному існують дві принципові блок-схеми приладів, у яких застосовано метод «проходження» (рис. 1.8).
Принцип роботи схеми, де всі елементи позначені суцільною лінією полягає в наступному. Енергія НВЧ від клістроного генератора 2 подається через вентиль 3 хвилевод і атенюатор
4 до випромінюючого рупора 5. Енергія проходить через зразок 10 приймається приймальною антеною 6 і через вимірювальний атенюатор потрапляє на детектор 7, після чого сигнал посилюється і подається на індикаторний прилад 8.
Мал. 1.7 Принципова схема утворення сигналу у схемі «проходження»:
l0 – довжина рупору; l1 – відстань від краю випромінюючого рупора до першої поверхні; l2 – відстань від другої поверхні до приймального рупора;
h – товщина контрольованого виробу; r1,2 – коефіцієнт відбиття від першої та другої меж; g1,2 – коефіцієнт прозорості першої та другої меж;
Е1 – випромінювана хвиля; Е2 – хвиля у зразку; Е3 – хвиля, що приймається
Мал. 1.8 Блок-схема амплітудно-фазових приладів, що працюють за схемою «проходження»:
1 – блок живлення; 2 – джерело енергії НВЧ; 3 – елемент, що розв'язує
(Феритовий вентиль); 4 – атенюатор; 5 – випромінююча антена;
6 – приймальна антена; 7 – детектор; 8 – блок обробки інформації;
9 - фазообертач; 10 – об'єкт контролю
Така схема дозволяє проводити контроль властивостей матеріалу за величиною загасання енергії НВЧ у зразку, що відраховується за шкалою атенюатора, за допомогою якого величина сигналу індикаторного пристрою підтримується на постійному рівні.
Для більшості практичних випадків потужність сигналу, що приймається, можна визначати за формулою
|
|
де Р0 - випромінювана потужність; l = l1 + l2 + l3;
фіцієнти відображення та проходження.
2 діел
- хвильове число у зразку; r1, r2, g1, g2 - коеф-
Схему, в якій частина елементів відзначена пунктиром, часто називають інтерферометр з відкритим плечем. У цій схемі минулий сигнал порівнюється по амплітуді та фазі з опорним, що подаються через атенюатор 4 і фазообертач 9. Така схема має більш високу інформативну ємність, ніж перша, але в ряді випадків, коли об'єкт контролю має великі розміри, її важко здійснити.
Щоб виключити вплив перевідбиття, необхідно узгодити межі розділу з приймальною та випромінюючою антенами, тобто. виключити появу стоячої хвилі.
Прилади амплітудно-фазові на відображення. Внутрішній стан об'єкта контролю визначається впливом середовища на сигнал, відбитий від дефекту або поверхні зразка.
Принципова схема методу наведено на рис. 1.9. Основою методу є одностороннє розташування приймальної та випромінюючої антен. Існують дві блок-схеми приладів, що працюють за методом «відображення» (рис. 1.10).
Принцип роботи таких схем ось у чому. Енергія НВЧ клистронного генератора через 2 вентиль 3 подається на випромінювальну антену 5. Відбитий сигнал (зазвичай сума всіх відбитих сигналів) потрапляє або на ту ж антену (рис. 1.10, а) і за допомогою відповідних
Мал. 1.9 Принципова схема утворення сигналу в амплітудно-фазових приладах, що працюють за схемою «відображення»:
l0 – довжина рупору; l – відстань від зрізу рупора до поверхні;
h – товщина зразка; Е1 – сигнал зв'язку приймальної та випромінюючої антен;
Е2 – сигнал, відбитий від першого кордону; Е3 – сигнал, відбитий
від другого кордону; Е4 - сигнал, відбитий від дефекту
Мал. 1.10 Блок-схема амплітудно-фазових приладів,
працюючих «на відображення»:
а – однозондовий варіант; б – двоантений варіант: 1 – блок живлення;
2 – джерело енергії НВЧ; 3 – елемент, що розв'язує; 4 – вузол поділу випромінюваного та прийнятого сигала (подвійний хвильовий трійник, спрямований відгалужувач, щілинний міст тощо); 5 – випромінююча (приймальна) антена; 6 – детектор; 7 – індикаторний прилад; 8 – об'єкт контролю
хвилеводних елементів подається на детектор 6, або в іншу приймальну антену 5 (рис. 1.10 б), детектується, обробляється і подається на індикаторний прилад 7.
Основною особливістю приладів є існування зв'язку між випромінюючою та приймальною антенами (Е1), яка визначається конструктивним оформленням антен. В однозондовому варіанті зв'язок існує за рахунок влучення частини потужності генератора в детекторну секцію з внутрішніх хвилеводних трактів. У двозондовому варіанті зв'язок спостерігається за рахунок попадань частини випромінюваної потужності приймальну антену.
Конструктивна зв'язок є сутнісно опорним сигналом, з яким підсумовується відбитий сигнал. Для різних завдань цей зв'язок може бути корисним і заважає. Так, для виділення сигналу лише від дефекту компоненти сигналу мають бути виключені. У цьому випадку виявлення дефекту залежить тільки від чутливості приймача, і на показання приладу не впливає зміна відстані від зразка до антени.
У разі наявності всіх компонентів сигналу форма сигналу від відстані носить яскраво виражений інтерференційний характер, який залежить від співвідношення між амплітудою та фазою відбитого сигналів і зв'язку. Відбитий сигнал залежить від структури випромінюваного поля, властивостей контрольованого зразка та від відстані l.
Відмінність електромагнітних властивостей дефектної області від бездефектної є причиною зміни амплітуди та фази відбитого сигналу. Це призводить до зміни виду інтерференційної
кривою. Можливість реєстрації дефекту полягає в існуванні різниці інтенсивностей ∆l
при заданому положенні антени (при даній відстані між поверхнею зразка та антеною).
Слід пам'ятати, що у точках, відповідних точкам перетину двох інтерференційних кривих, неможливо знайти дефект, тобто. можуть існувати зони невиявлення. Їхня ширина
∆l визначається тим мінімальним значенням сигналу, що може бути зафіксовано системою
реєстрації.
Прилади поляризаційні. Внутрішній стан об'єкта контролю визначається впливом на вектор поляризації сигналу.
У приладах можуть бути використані схеми "на проходження" та "на відображення". Принциповим положенням є таке початкове взаємне розташування площин поляризації випромінюючої та приймальної антен, коли сигнал у приймальній антені дорівнює нулю. Тільки при наявності дефекту або структурної неоднорідності, що змінюють площину поляризації випромінюваного сигналу або змінюють вид поляризації (від плоскопаралельної до еліптичної або кругової), в антені приймається з'являється сигнал.
Слід мати на увазі, що середовище може впливати на напрямок обертання площини поляризації (ліве та праве), що також може бути інформативним параметром.
Прилади резонансні. У цьому випадку внутрішній стан об'єкта контролю визначається за впливом середовища на зміну таких резонансних параметрів, як добротність Q, зсув резонансної частоти fрез, розподіл поля резонаторі.
Найбільшого поширення набув циліндричний резонатор, що збуджується на хвилі типу H01
Перевагою такого резонатора є можливість використання зразків досить великих діаметрів та його перебудови за допомогою рухомого поршня, особливо безконтактного.
Приладове перетворення хвилі. Метод заснований на тому, що хвиля вищого вигляду при зустрічі з дефектом (неоднорідністю) вироджується, тобто. перетворюється на хвилю основного виду, яка проходить через відповідний фільтр. У цьому випадку можуть бути використані схеми
"на відображення", і "на проходження". Принцип перетворення забезпечує високу вибірковість за дефектами.
Мал. 1.11 Схема циліндричного резонатора, що збуджується на хвилі типу Н01:
а – розподіл поля; б - розташування зразка; 2b – діаметр зразка;
2а – діаметр резонатора; l – висота резонатора та зразка
Променеві прилади. Внутрішній стан об'єкта контролю визначається впливом середовища на напрям поширення електромагнітної хвилі. У приладах застосовуються принципи геометричної оптики, переважно закон Снеліуса. У цьому випадку можуть бути застосовані схеми «на відображення» та «проходження» (рис. 1.12).
Корисний сигнал є функцією виходу (точка а) із зразка сигналу НВЧ.
Квазіоптичні прилади. Радіозображення, сформоване за допомогою радіооптичних систем (лінз, дзеркал, об'єктивів) містить всю інформацію про об'єкт контролю і забезпечує отримання видимого зображення в образах, близьких до природних.
Радіозображення може бути отримано як методом на відображення, так і методом на проходження (рис 1.13).
Квазіоптичний метод може бути використаний для дослідження близько розташованих об'єктів (відстань від площини прийому до об'єкта близько 1...4 м) та віддалених на відстань понад 80
Метод застосовується для хвиль, довжина яких менше 3 см.
Прилади, робота яких ґрунтується на радіоголографічному методі. У цьому випадку внутрішній стан об'єкта контролю визначається або за інтерференційною картиною або за відновленим зображенням. Перший випадок зазвичай використовують для отримання інформації порівняння деталі з еталоном. У другому випадку аналізують видиме зображення.
|
|
Прилади з кількома частотами. У цьому методі внутрішній стан об'єкта контролю визначається або зсуву резонансної частоти поглинання, або при порівнянні двох або більше частот, або на основі аналізу спектра частот.
Основою частотного методу є використання широкого спектру, що одночасно випромінюється.
частот або зміни частоти в певному інтервалі, коли корисний сигнал пропорційний зміні амплітуди, частоти, її зміщення електромагнітного спектру, виділення різницевої частоти на нелінійному елементі. Метод може бути суміщений з методами «відбиття» і «проходження».
Міністерство освіти та науки Російської Федерації
Федеральна державна бюджетна освітня установа
вищої професійної освіти
«ПЕРМСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ДОСЛІДНИЙ
ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ"
Кафедра «Будівельних конструкцій»
РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:
Технічна діагностика. Радіохвильовий контроль.Приклади реалізації стосовно будівельних конструкцій будівель та споруд під час обстеження.
Виконав:
Студент гр.ПГС-07-1 Мальцев Н.В.
Перевірив:
доцент, к.т.н. Патраков О.М.
РЕФЕРАТ
Реферат: 20 с., 2 ч., 11 джерел.Об'єктом реферування є радіохвильовий метод контролю.
Мета роботи полягає у визначенні поняття радіохвильового контролю, його видів та окремих випадків застосування контролю на практиці У результаті реферування визначено поняття радіохвильового контролю, його особливості, сфери застосування, гідності, недоліки.
ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ………………………………………………………. ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ……………………………………………………. ВСТУП………………………………………………………….…………… ТЕХНІЧНА ДІАГНОСТИКА…………………………………...... ...........…. Цілі, завдання та методи технічної діагностики………………………. Основні положення……………………………………………….……… РАДІОВОЛНОВИЙ КОНТРОЛЬ………………………….…….…......... .......….. Особливості методу…………………………………………….................. Методи та засоби контролю……………………………………………... Приклади реалізації радіохвильового методу при обстеженні будівель і споруд……………………………..…. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ………………………………………….…………..….ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ
НК - неруйнівний контроль Д - діагностика ОК - об'єкт контролю НВЧ - надвисокі частоти П - щільність середовищаТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ
Неруйнівний контроль – контроль надійності та основних робочих властивостей та параметрів об'єкта або окремих його елементів (вузлів), що не вимагає виведення об'єкта з роботи або демонтажу.Радіохвильовий неруйнівний контроль - ПК, заснований на аналізі взаємодії електромагнітного випромінювання даохвильового діапозону з об'єктом контролю.
Дефектоскоп – пристрій виявлення дефектів у виробах з металевих і неметалевих матеріалів методами неруйнівного контролю.
Радіохвильовий дефектоскоп – прилад радіохвильового ПК, призначений для виявлення, реєстрації та визначення розмірів та (або) координат дефектів типу порушень суцільності та неоднорідності в об'єкті контролю.
Радіохвильовий товщиномір – прилад радохвильового ПК, призначений для вимірювання товщини ОК або його елементів.
Радіохвильовий структуроскоп – пристрій радіохвильового ПК, призначений для якісного визначення параметрів, що характеризують структуру.
Радіохвильовий густомір – прилад радіохвильового ПК, призначений для вимірювання густини або пористості радіопрозорих речовин, матеріалів та виробів з них.
Радіохвильовий перетворювач – частина приладу радіохвильового ПК, що служить для генерації, випромінювання та (або) прийому радіохвиль з подальшим перетворенням на електричний заряд.
ВСТУП
Технічна діагностика є складовою технічного обслуговування. Основним завданням технічного діагностування є скорочення витрат за технічне обслуговування об'єктів, і зменшення втрат від простою внаслідок відмов. Сучасна технологія діагностування передбачає використання математичних моделей та імітаційного моделювання.ТЕХНІЧНА ДІАГНОСТИКА
Цілі, завдання та методи технічної діагностики.Термін «діагностика» походить від грецького слова «діагноза», що означає розпізнавання, визначення.
Технічною діагностикою називається наука про розпізнавання технічного стану об'єкта.
Метою технічної діагностики є підвищення надійності та ресурсу технічних виробів.
Найбільш важливим показником надійності виробу є відсутність відмов під час його функціонування (безвідмовність), оскільки відмова виробу може призвести до тяжких наслідків. Технічна діагностика завдяки ранньому виявленню дефектів і несправностей дозволяє усунути подібні відмови в процесі технічного обслуговування та ремонту, що підвищує надійність та ефективність експлуатації виробів.
Технічна діагностика вирішує широке коло завдань, багато з яких є суміжними із завданнями інших наукових дисциплін. Основне завдання технічної діагностики є розпізнавання технічного стану об'єкта за умов обмеженої інформації. Аналіз стану проводиться в умовах експлуатації, при яких отримання інформації вкрай утруднене, тому часто не можливе за наявною інформацією зробити однозначне висновок і доводиться використовувати статистичні методи.
Теоретичним фундаментом на вирішення основного завдання технічної діагностики слід вважати загальну теорію розпізнавання образів. Технічна діагностика вивчає алгоритми розпізнавання стосовно завдань діагностики, які можуть розглядатися як завдання класифікації.
Алгоритми розпізнавання у технічній діагностиці частково ґрунтуються на діагностичних моделях, що встановлюють зв'язок між технічними станами виробу та їх відображення у просторі діагностичних ознак. Важливою частиною проблеми розпізнавання є правила прийняття рішень (вирішальні правила).
Рішення діагностичних завдань (віднесення виробу до справних чи несправних) завжди пов'язані з ризиком помилкової тривоги чи пропуску мети. Для ухвалення обґрунтованого рішення залучаються методи теорії статистичних рішень. Вирішення завдань технічної діагностики пов'язане з прогнозуванням надійності на найближчий період експлуатації (до наступного технічного огляду). Тут рішення ґрунтуються на моделях відмов, що вивчаються в теорії надійності.
Іншим важливим напрямом технічної діагностики є теорія контролеспособности.
Контрольноздатністю називається властивість виробу забезпечувати достовірну оцінку його технічного стану.
Контрольоздатність створюється конструкцією виробу та прийнятою системою діагностики. Основним завданням теорії контрольноздатності є вивчення засобів та методів отримання діагностичної інформації. У складних технічних системах використовується автоматизований контроль стану, яким передбачається обробка діагностичної інформації та формування сигналів, що управляють. Методи проектування автоматизованих систем контролю становлять один із напрямів теорії контрольноздатності. Завдання теорії контрольноздатності пов'язані з розробкою алгоритмів пошуку несправностей, розробкою діагностичних тестів, мінімізацією встановлення діагнозу.
Якість виробів представляє сукупність властивостей, що визначають їхню придатність для експлуатації. Надійність є найважливішим технікоекономічним показником якості будь-якого технічного пристрою, зокрема електричної машини, що визначає її здатність безвідмовно працювати з незмінними технічними характеристиками протягом заданого проміжку часу за певних умов експлуатації. Проблема забезпечення надійності пов'язана з усіма етапами створення виробу та всім періодом його практичного використання. Надійність виробу закладається в процесі його конструювання та розрахунку та забезпечується у процесі його виготовлення шляхом правильного вибору технології виробництва, контролю якості вихідних матеріалів, напівфабрикатів та готової продукції, контролю режимів та умов виготовлення. Надійність зберігається застосуванням правильних способів зберігання виробів та підтримується правильною експлуатацією його, планомірним доглядом, профілактичним контролем та ремонтом.
Стан об'єкта описується сукупністю (множиною) визначальних його параметрів (ознак). Розпізнавання стану об'єкта – віднесення стану об'єкта до одного з можливих класів (діагнозів). Число діагнозів (класів, типових станів, еталонів) залежить від особливостей завдання та цілей досліджень.
Часто потрібно провести вибір одного з двох діагнозів (диференціальна діагностика чи дихотомія); наприклад, "справний стан" або "несправний стан". В інших випадках необхідно детальніше охарактеризувати несправний стан. У більшості завдань технічної діагностики діагнози (класи) встановлюються заздалегідь, й у умовах завдання розпізнавання часто називають завданням класифікації.
Сукупність послідовних процесів у процесі розпізнавання називається алгоритмом розпізнавання. Істотною частиною процесу розпізнавання є вибір параметрів стану об'єкта. Вони повинні бути достатньо інформативними, щоб при вибраній кількості діагнозів процес поділу (розпізнавання) міг бути здійснений.
У задачах діагностики стан об'єкта часто описується за допомогою комплексу ознак, де kj - ознака, що має j розрядів.
Нехай, наприклад, ознака kj є трирозрядною ознакою (Mj = 3), що характеризує температуру газу за турбіною: знижена, нормальна, підвищена. Кожен розряд (інтервал) ознаки kj позначається kjs, наприклад підвищена температура за турбіною kj3. Фактично, що спостерігається стан відповідає певній реалізації ознаки, що відзначається верхнім індексом *. Наприклад, за підвищеної температури реалізація ознаки kj = kj3.
Об'єкт відповідає деякій реалізації комплексу ознак У багатьох алгоритмах розпізнавання об'єкт зручно характеризувати параметрами Xj, що утворюють v-вимірний вектор або точку в v-вимірному просторі.
За допомогою ознаки kj виходить дискретний опис, тоді як параметр Xj дає безперервний опис. Принципових відмінностей при описі об'єкта за допомогою ознак або параметрів немає, тому використовують обидва види опису.
Існують два основні підходи до завдання розпізнавання: імовірнісний та детерміністський.
Постановка задачі за ймовірнісних методів розпізнавання така. Є об'єкт, який знаходиться в одному з випадкових станів Д. Відома сукупність ознак (параметрів), кожен з яких з певною ймовірністю характеризує стан об'єкта. Потрібно побудувати вирішальне правило, з допомогою якого пред'явлена (діагностована) сукупність ознак було б віднесено до однієї з можливих станів (діагнозів).
Бажано також оцінити достовірність прийнятого рішення та рівень ризику помилкового рішення.
При детерміністських методах розпізнавання зручно формулювати завдання геометричною мовою. Якщо об'єкт характеризується v-вимірним вектором, то будь-який стан об'єкта є крапкою в v-вимірному просторі параметрів (ознак). Передбачається, що діагноз Д відповідає деякій області простору ознак, що розглядається. Потрібно знайти вирішальне правило, відповідно до якого пред'явлений вектор У (об'єкт, що діагностується) буде віднесений до певної області діагнозу. Таким чином, завдання зводиться до поділу простору ознак в області діагнозів. При детерміністському підході області діагнозів зазвичай вважаються «непересічними», тобто. ймовірність одного діагнозу (в область якого потрапляє точка) дорівнює одиниці, ймовірність інших дорівнює нулю. Подібним чином передбачається, що кожна ознака або зустрічається при даному діагнозі, або відсутня.
Імовірнісний і детерміністський підходи немає принципових відмінностей.
Найбільш загальними є імовірнісні методи, але вони вимагають значно більшого обсягу попередньої інформації.
Радіохвильовий контроль
Радіохвильовий контроль, що не руйнує, заснований на реєстрації зміни параметрів електромагнітних коливань НВЧ, що взаємодіють з об'єктом дослідження. Діапазон довжин хвиль, що переважно використовується в радіохвильовому контролі, обмежений 1 - 100 мм. Більше освоєні та забезпечені вимірювальною апаратурою 3-см та 8-мм піддіапазони.Радіохвильовий контроль застосовують для вирішення всіх типових завдань неруйнівного контролю: товщинометрії, дефектоскопії, структуроскопії та інтроскопії (контролю внутрішньої будови). Використовувана при цьому апаратура зазвичай побудована на базі стандартних або модернізованих елементів НВЧ.
Спеціальним елементом при вирішенні конкретної задачі може бути джерело або приймач випромінювання, а також пристрій для кріплення та переміщення об'єкта.
Радіохвильовим методом контролюють вироби з матеріалів, де радіохвилі не дуже загасають: діелектрики (пластмаси, кераміка, скловолокно), магнітодіелектрики (ферити), напівпровідники, тонкостінні металеві об'єкти.
Серед інших особливостей радіохвильового контролю порівняно з оптичним та радіаційним слід відзначити використання імпедансного методу для розрахунку параметрів сигналів та сумірність довжини хвилі випромінювання з розмірами радіохвильового тракту «джерело випромінювання - об'єкт контролю-приймач випромінювання».
Випромінювання НВЧ відносяться до області радіохвиль, які з моменту свого відкриття використовувалися для передачі інформації. Застосування хвиль НВЧ для цілей ПК вимагало створення теорії їхньої взаємодії з об'єктом контролю. Цілком природно, що в розробленій теорії були враховані результати, отримані в радіозв'язку для хвильових систем з розподіленими параметрами (довгих ліній, хвилеводів та ін) імпедансним методом, в якому радіохвильовий тракт «джерело випромінювання – об'єкт контролю – приймач випромінювання» замінюється моделлю у вигляді довгої лінії з такими ж хвильовими опорами та розмірами, як у реальній системі.
Дефект у вигляді розшарування замінюється в моделі плоскопаралельним шаром такої ж товщини, як дефект. Амплітуда сигналу від дефекту зменшується пропорційно площі, що займає дефект відносно площі контрольованої зони.
Сумірність довжини хвилі випромінювання НВЧ з розмірами елементів радіохвильового тракту обумовлює складний характер електромагнітного поля в системі контролю.
З цієї причини методика оцінки сигналів у системі має характерну особливість. Якщо відстань між межами різних однорідних середовищ, що становлять досліджуваний об'єкт, перевищує довжину хвилі у матеріалі, компоненти електромагнітної хвилі оцінюють на основі законів геометричної оптики.
В іншому випадку краще застосування імпедансного методу. В обох випадках одержувані оцінки сигналів у системі наближені і не виключена поява великих помилок. Тому рекомендується користуватися розрахунковим методом визначення відносних значень величин - зміни амплітуд сигналів при малих змінах параметрів досліджуваного предмета чи умов контролю. Що ж до абсолютних значень сигналів, їх слід оцінювати експериментально.
Якщо контрольована величина безпосередньо пов'язана з напруженістю поля (потужністю) відбитого, минулого або розсіяного випромінювання, використовується амплітудний метод контролю. Технічна реалізація методу проста, проте невисока завадостійкість обмежує його застосування.
Більш надійні результати отримують, використовуючи фазовий та амплітуднофазовий методи, засновані на виділенні корисної інформації, укладеної у змінах амплітуди та фази хвилі. Для виділення цієї інформації в апаратуру контролю вводять опорне плече «джерело приймач випромінювання» і схему порівняння сигналів від об'єкта контролю з dном-номінальна товщина ОК в діапазоні товщин d1…d2;
криві 1 і 2 відповідають різним зазорам між антеною і ОК Якщо товщина об'єкта перевищує довжину хвилі зондуючого випромінювання, що використовується, рекомендується для її вимірювання використовувати геометричний або тимчасовий метод. У першому випадку контрольований параметр пов'язаний із відхиленням положень відбитого променя в площині реєстрації щодо обраної системи координат, у другому - зі зміною затримки сигналу у часі.
Блок-схема геометричного методу вимірювань товщини 1-передаюча антена (випромінювач); 2-приймально-індикаторна антена; 3-що погоджує діелектрична пластина; 4-контрольований шар; 5-механізм переміщення приймально-індикаторної антени; 6-оптична вісь пучка, відбитого від задньої поверхні шару; 7-те ж, але від передньої поверхні без узгоджувальної пластини; 8-детекторна секція; 9-спрямований відгалужувач; 10генератор НВЧ; 11-підсилювач НЧ; 12-індикатор; 13-джерело живлення; 14-модулятор.
Радіохвильовий контроль за минулим випромінюванням дозволяє виявити дефекти виробу, якщо їх параметри?a і a значно відрізняються від аналогічних параметрів основного матеріалу, а розміри співмірні або перевищують довжину хвилі зондувального випромінювання. У найпростішому варіанті такого контролю в приймальному тракті підтримують режим хвилі, що біжить.
Найбільш повну інформацію дає застосування багатоелементних антен, оскільки в цьому випадку вдається відтворити внутрішню структуру об'єкта. Для підвищення роздільної здатності дефектоскопії використовують метод самопорівняння. Він реалізується за допомогою двох комплектів випромінюючих та приймальних пристроїв, максимально наближених один до одного. Результуючий сигнал визначається різницею амплітуд та фаз сигналів приймачів кожного каналу. Наявність дефекту призводить до зміни умов поширення хвилі в одному каналі та появі різницевого сигналу. Аналіз динаміки зміни сигналу під час періодичного проходження дефекту через зону контролю радіохвильового дефектоскопа дозволяє знизити поріг його чутливості.
Метод відображеного випромінювання дозволяє виявити дефекти типу порушення суцільності, визначає їх координати, розміри, орієнтацію шляхом прозвучування виробу та прийому відбитого від дефекту луна сигналу. частоти, добротності, числа збуджуваних типів коливань тощо. буд.). Цим методом контролюються розміри, електромагнітні властивості, деформації (іноді застосовують виявлення зони корозійного ураження, непропаїв, розшарування в тонких місцях з металів). Успішно використовується резонансний метод контролю рівня рідин у резервуарах і параметрів руху різних об'єктів.
Залежно від джерела випромінювання методи поділяють на активні та пасивні.
p align="justify"> При пасивних методах передбачається власне випромінювання як самих контрольованих тіл, так і середовищ, розташованих за об'єктом контролю, у НВЧдіапазоні. У неруйнівному контролі останні методи поки що рідко використовуються.
При активних методах використовуються, як правило, малопотужні джерела НВЧ випромінювання з інтенсивністю 1 Вт. За розташуванням датчиків щодо об'єкта контролю розрізняють три основних варіанти: одностороннє розташування, двостороннє і під прямим кутом оптичних осей один до одного (спосіб фіксації параметрів розсіяного випромінювання). Резонансні НВЧ-методи діляться за видом резонансного ефекту (електронний парамагнітний, ядерний магнітний, феромагнітний, ядерний квадрупольний) і характером зміни магнітного поля (з постійним або мінливим магнітним полем).
Недоліком НВЧ-методу є порівняно низька роздільна здатність пристроїв, що реалізують цей метод, обумовлена малою глибиною проникнення радіохвиль в метали.
Радіохвильові засоби неруйнівного контролю - це датчики з чутливим елементом, в якому контрольована величина перетворюється на інформативний параметр; генератори НВЧ – джерела електромагнітних коливань; вторинні перетворювачі призначені для формування сигналів реєстрації та управління.
При оцінці якості та надійності виробів і конструкцій необхідне знання низки фізико-механічних параметрів матеріалів, з яких вони виготовлені.
Так, наприклад, однією з основних фізичних характеристик матеріалу є його густина. Щільність використовується при розрахунках більшості інших фізичних та механічних характеристик матеріалів, зокрема динамічного модуля пружності, коефіцієнта теплопровідності, коефіцієнта відображення та ін. Крім того, щільність – найважливіша технологічна характер матеріалів, особливо композитних. Від щільності матеріалів залежить кількісний вміст окремих компонентів, пористість, ступінь кристалізації та затвердіння, вміст летких, неоднорідності тощо. Для вимірювання щільності матеріалу часто використовують фазовий прохідний метод у зоні радіохвиль НВЧ. Цей метод базується на взаємозв'язку між контрольованим фізичним параметром середовища та його діелектричною проникністю. Якщо хвиля поширюється через виріб кінцевих розмірів, то має місце явище інтерференції хвиль, що зазнали багаторазового відображення на межах розділу виріб-повітря.
Основним елементом схем, що реалізують метод, є симетрична діелектрична призма, основа якої контактує з об'єктом, що досліджується.
На двох бічних гранях встановлюють ідентичні рупорні антени заповнені діелектричним матеріалом, аналогічним матеріалу призми, для узгодження введення та виведення електромагнітної енергії від генератора до детектора.
Чутливість методу та приладів значною мірою залежить від конкретних параметрів та типу приймально-випромінюючих антен, їх взаємного розташування на бічних гранях призми, а також від параметрів призми та об'єкта.
Прикладом реалізації радіохвильового методу контролю приповерхневої щільності блоків і плиток з піноматеріалів та інших діелектриків в діапазоні 60... 350 кг/м3 служить прилад, робота якого заснована на фізичних явищах, що мають місце при повному внутрішньому відображенні електромагнітної хвилі:
проникненні хвилі в менш щільне середовище та поздовжньому зміщенні максимуму відбитого пучка. В результаті при вугіллі падіння електромагнітної хвилі, більшому критичного, і фіксованих положеннях, передавальної та приймальної антен амплітуда прийнятого сигналу змінюється при зміні діелектричної проникності матеріалів, яка лінійно з їх об'ємною щільністю.
У режимі вимірювання при збільшенні щільності матеріалу амплітуда сигналу зменшується за рахунок зміщення максимуму відбитого пучка від положення, відповідного максимуму відсутність об'єкта, і тим більше, чим вище щільність об'єкта. Значення густини визначається за цифровим індикатором.
Для зменшення перевідбиття передавальна і приймальна антени перетворювача заповнені тим же матеріалом, що і матеріал призми. Глибина контролю 10 мм (в діапазоні радіохвиль), площа зони контролю 40 х 40 мм, грішність 3... 5%.
Для вимірювання щільності снігового покриву (заввишки до 5 м) і льоду також застосовують радіохвильовий метод, принцип дії якого заснований на використанні явища нахилу фазового фронту електромагнітної хвилі при її поширенні вздовж напівпровідної поверхні.
Застосування радіохвильових методів для визначення вологості в матеріалах і виробах засноване на двох фізичних явищах: поглинання та розсіювання радіохвиль, що пов'язано з наявністю широкосмугової обертальної релаксації полярних водяних молекул в області НВЧ.
Інформацію про вологість містять амплітуда, фаза та кут повороту площини поляризації електромагнітної хвилі як відбитої, так і пройшла через вологий матеріал.
Для підвищення ефективності вологомірів можуть бути використані двочастотні методи, коли одна з частот знаходиться в області резонансного поглинання електромагнітної енергії молекулами води (X «1 см) або метод змінної частоти.
Швидкий та точний вимір вологості необхідний для забезпечення високої якості багатьох видів продукції. Більшість вологомірів НВЧ застосовують для управління технологічними процесами у паперовій, будівельній, харчовій, хімічній та інших галузях промисловості. Застосування для цієї мети радіохвильових методів ґрунтується на контрасті діелектричних властивостей води та «сухих» (зневоднених) діелектричних середовищ. На малюнку наведені залежності е"г і tgб води від частоти електромагнітних коливань. Аналіз показує, що в короткохвильовій частині діапазону (довжина хвилі 10 см і менше) залежність tgS від частоти має максимум, а значення г, ще великі Для сухих матеріалів область значень" =1,5...10 і tgб=10-2...10-4. Таким чином, значення е"г води перевищують значення е"г сухих матеріалів на порядок, a tgб - у сотні разів.
Залежність е"г і tgб води від частоти електромагнітних коливань;
ВИСНОВОК
Радіохвильові методи засновані на використанні взаємодії радіовипромінювань з матеріалами контрольованих виробів. Ця взаємодія може мати характер взаємодії тільки падаючої хвилі (процеси поглинання, дифракції, відображення, заломлення, що відносяться до класу радіооптичних процесів) або взаємодії падаючої та відображеної хвиль (інтерференційні процеси, що стосуються галузі радіоголографії). Крім того, у радіохвильових методах можуть використовуватись специфічні резонансні ефекти взаємодії радіохвильового випромінювання (електронний парамагнітний резонанс, ядерний магнітний резонанс та ін.). Застосування радіохвиль перспективне з двох причин:розширення сфери застосування діелектричних, напівпровідникових, феритових та композиційних матеріалів, контроль яких іншими методами менш ефективний; можливість використання особливостей радіохвиль НВЧ-діапазону. До цих особливостей відносяться такі:
1. НВЧ-діапазон забезпечений великим перепадом потужностей генерованих хвиль, що дозволяє контролювати матеріали та середовища різного ступеня прозорості від дуже тонких до таких, як потужні бетонні основи.
2. Радіохвилі НВЧ легко можуть бути генеровані у вигляді когерентних поляризованих гармонійних коливань (хвиль), що дає можливість забезпечувати високу чутливість і точність контролю, використовуючи інтерференційні явища, що виникають при взаємодії когерентних хвиль з діелектричним 3. За допомогою радіохвиль НВЧ можна здійснювати при односторонньому розташуванні апаратури по відношенню до об'єкта способів контролю на відображення 4. Радіохвилі НВЧ можуть бути гострофокусовані, що дозволяє забезпечити локальність контролю, мінімальний крайовий ефект, завадостійкість по відношенню до близько розташованих предметів, виключити вплив температури об'єкта контролю на вимірювальні датчики і т.п. .
5. Інформація про внутрішню структуру, дефекти і геометрію міститься у великій кількості параметрів корисного НВЧ-сигналу: амплітуді, фазі, коефіцієнта поляризації і т.д.
6. Застосування радіохвиль НВЧ забезпечує дуже малу інерційність контролю, дозволяючи спостерігати та аналізувати процеси, що швидко протікають.
7. Апаратура НВЧ-діапазону може бути виконана досить компактною та зручною в експлуатації.
8. При використанні резонансних радіохвильових НВЧ-методів є можливість багатопараметрового контролю геометрії, складу та структури матеріалу в «здоровій» та «дефектній» зонах.
Переважна сфера застосування методів та техніки НВЧ - це контроль напівфабрикатів, виробів та конструкцій з діелектричних, композиційних, феритових та напівпровідникових матеріалів, в яких радіохвилі поширюються. Від металевих структур радіохвилі повністю відбиваються, тому їх застосування можливе лише контролю геометричних параметрів і поверхневих дефектів, а товщинометрії металевих стрічок, листів, прокату потрібно двостороннє розташування датчиків апаратури стосовно об'єкта контролю.
Серед інших особливостей радіохвильового контролю порівняно з оптичним та радіаційним слід відзначити використання імпедансного методу для розрахунку параметрів сигналів та сумісність довжини хвилі випромінювання з розмірами радіохвильового тракту «джерело випромінювання – об'єкт контролю – приймач випромінювання».
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. ГОСТ 25313-82 Контроль неруйнівний радіохвильовий.2. www.stroy-spravka.ru 3. www.autowelding.ru 4. www.tehnoinfo.ru 5. Дисертація Меркулова Д.В. на тему «Автоматизація радіохвильовогонеруйнівного контролю якості будівельних матеріалів та виробів засобами експертної системи».
6. Навчальний посібник «Методи та засоби неруйнівного контролю якості» Єрмолов І.М.
7. ndt.at.ua 8. sci-lib.com 9. «Практичний посібник будівельного експерта»
за ред. Вершинін О.С.
10. Навчальний посібник «Радіохвильовий, тепловий та оптичний контроль», науковий редактор – Кортов В.С., УПІ.
11. Навчальний посібник «Радіохвильовий контроль», Науковий редактор-Матвєєв В.І., Спектр.
ПИТАННЯ: Які особливості радіохвиль НВЧ-діапазону використовуються в методі радіохвильового контролю?
Схожі роботи:
«Група компаній Проект монтаж ІП БОГДАНОВ О.О. ПОГОДЖЕНО: СТВЕРДЖУЮ: Адміністрація ІП Богданов А.А. Каралатська сільрада _Богданов А. А. Глава _ М.П. М.П. СХЕМА ВОДОПОСТАЧАННЯ ТА ВОДОВІДВЕДЕННЯ МУНІЦИПАЛЬНОЇ ОСВІТИ КАРАЛАТСЬКА СІЛЬРАДА КАМИЗЯКСЬКОГО РАЙОНУ АСТРАХАНСЬКОЇ ОБЛАСТІ. ДО 2023 РОКУ 2013 1 ЗМІСТ ВСТУП ПАСПОРТ СХЕМИ 1.ВОДОСНАБЖЕННЯ 1.1 Техніко-економічний стан централізованих систем водопостачання Каралатської сільради.. 1.2 Напрями розвитку централізованих...»
«Є. Серед російських провінційних міст X V I I I століття одне з перших місць займала Твер. З царювання Петра I місто почало рости з особливою швидкістю. Тверь постачала на будівництво Петербурга робочої сили, харчі та матеріали. Розташування між новою столицею та Москвою сприяло зростанню промисловості та торгівлі, культурним зв'язкам міста з центром. У 1763 році тверитян спіткало велике лихо: пожежа знищила більшу частину ... »
Прийнятий Державною Думою 22 грудня 2004 року Схвалений Радою Федерації 24 грудня 2004 року Глава 1. Загальні положення Стаття 1. Основні поняття, що використовуються в цьому Кодексі З метою цього Кодексу використовуються такі основні поняття: 1) містобудівна діяльність - діяльність з розвитку територій в тому числі міст...»
«МІНОБРНАУКИ РОСІЇ Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти Тульський державний університет Кафедра фізики Затверджую Декан транспортно-технологічного факультету І.Є.Агурєєв _2011 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни , будівельні , дорожні машини та обладнання Кваліфікація випускника: 62 бакалавр Форма навчання:...»
«ДЕРЖАВНІ БУДІВЕЛЬНІ НОРМИ УКРАЇНИ Будівлі та споруди ГРОМАДСЬКІ БУДІВЛІ ТА СПОРУДИ Основні положення ДБН В.2.2-9-99 Видання офіційне Державний комітет будівництва, архітектури та житлової політики України Київ 1999 РОЗРАБОВ. ський , кандидат арх. В.В.Куцевич); канд. арх. А.А.Гайдученя, архітектори Б.М. Губов, І. І. Чернядьєва, канд. техн. наук В.Ф.Гершкович, канд. техн. наук Д.М.Подільський, інженери В.Г.Польчук,...»
«ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ СРСР ЗА ПРАЦЮ І СОЦІАЛЬНИМИ ПИТАННЯМ ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ СРСР ПО СПРАВАХ БУДІВНИЦТВА СЕКРЕТАРІАТ ВСЕСПІЛЬНОЇ ЦЕНТРАЛЬНОЇ РАДИ 1/2012/2008/2012/2012 25/15-88 ПРО ЗАТВЕРДЖЕННЯ РОЗДІЛУ БУДІВЕЛЬНІ, МОНТАЖНІ ТА РЕМОНТНО-БУДІВЕЛЬНІ РОБОТИ ЄДИНОЇ ТАРИФНО- КВАЛІФІКАЦІЙНОГО ДОВІДНИКА РОБОТ І ПРОФЕСІЙ РОБОЧИХ, ВИПУСК Державний комітет СРСР із праці та соціальних питань, Державний комітет СРСР у справах будівництва...»
«НАЦІОНАЛЬНЕ ОБ'ЄДНАННЯ БУДІВЕЛЬНИКІВ Стандарт організації Автомобільні дороги ПРИСТРІЙ ЦЕМЕНТОБЕТОННИХ ПОКРИТТІВ АВТОМОБІЛЬНИХ ДОРОГ СТО НОДРУ 2.25.41-2011 Видання офіційне Товариство з обмеженою відповідальністю МА НАБУД 2.25.41-2011 Передмова 1 РОЗРОБЛЕН Товариством з обмеженою відповідальністю МАДІ-плюс 2 ВНЕСЕН Комітетом з транспортного будівництва Національного об'єднання будівельників, протокол...»
«Головна 10 СКЛАДНІ ЧАСТИНИ ДЕРЖАВНОГО ЗЕМЕЛЬНОГО КАДАСТРУ 10.1. ЗМІСТ ГЗК ДО 90-Х РОКІВ XX СТОЛІТТЯ Державний земельний кадастр займає особливе становище серед інших державних і відомчих кадастрів (водного, лісового, містобудівного тощо. буд.). Історично склалося, що земельний кадастр у Росії включав такі складові, як облік і реєстрацію земель, природничо-економічний опис земель, оцінку земель. У різний час і у різних країнах...»
«Додаток до рішення Ради народних депутатів від_31.10.2011_№_183_ Правила землекористування та забудови муніципальної освіти (міський округ) місто Володимир Володимир, 2011 р. 2 Зміст. Частина I. Загальна частина правил землекористування та забудови муніципального освіти міського округу місто Володимир. Глава 1. Загальні положення про правила землекористування та забудови. 6 1.1.Підстави та цілі введення Правил землекористування та забудови муніципального утворення місто Володимир....»
«Публічна доповідь муніципальної загальноосвітньої установи середньої загальноосвітньої школи з поглибленим вивченням окремих предметів № 16 імені М. Ф. Семизорова м. Тольятті Індекс – 445020 Адреса – Баникина, 4. Телефони – 48-58-00, 28-30-19, 2 26-20 2008 Якість освіти та здоров'язберігаюче середовище У 2007-2008 навчальному році діяльність педагогічного колективу була спрямована на реалізацію програми розвитку Нова якість освіти – через здоров'язберігаюче середовище. Досвід...»
«Затверджено постановою президії Челябінського обласного суду від 23 листопада 2011 року ОГЛЯД практики розгляду судами Челябінської області справ, пов'язаних із застосуванням законодавства про землю, за 2010-2011 роки I. Суперечки про право власності на землю Аналіз судової практики щодо земельних спорів кількість справ виникає у спорах про право власності на землю у зв'язку з реалізацією громадянами права на приватизацію земельних ділянок. Відповідно до ст. 1 ст. 27...»
«трибуна Шахи на трьох Архітектура як стратегічний ресурс території Точка зростання Перетворення міста: стратегія, ресурс, ОСОБИСТІСТЬ Еволюція ідентичності premium The Dirk Roosenburg Prise 2009. Реконструкція будівлі фабрики Philips ЗОЛОТА КАПІЛЬНИК 2011. Гра в цятки. Історія проектування та будівництва БЦ Кокон Hemuppgiften 2010. Домашнє завдання шведам школа Стрілка. Погляд зсередини Стрілка. Погляд зовні СО-СУСПІЛЬСТВО. Мемуари покоління NEXT план Стратегія розвитку селища Краснообськ...»
«ГОУ ВПО Сибірська державна автомобільно-дорожня академія (СібАДІ) Кафедра Будівництво та експлуатація доріг 80-річчю СибАДІ та кафедри СЕД присвячується УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ БУДІВНИЦТВА І РЕМОНТУ ДОРОГ ДЛЯ УМОВ0 625.7 ББК 39.311 З 56 Рецензенти: д- р техн. наук, проф. В.С. Прокопець, канд. техн. наук, доц. Г.І.Надикто Збірник підготовлений на кафедрі будівництва та експлуатації доріг Сібаді. Удосконалення технологій будівництва та...»
«СП 22.13330.2011 СВОД ПРАВИЛ ОСНОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Soil bases of buildings and structures Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* Текст Сравнения СП 22.13330.2011 со СНиП 2.02.01-83* см. по ссылке. - Примітка виробника бази даних. ОКС 93.080 Дата запровадження 2011-05-20 Передмова Цілі та принципи стандартизації в Російській Федерації встановлені Федеральним законом від 27 грудня 2002 р. N 184-ФЗ Про технічне регулювання, а правила розробки - постановою Уряду...»
«ВІСНИК Тюменської обласної Думи 2014 №4 (01.04.2014-30.04.2014) Офіційне видання Тюменської обласної Думи 1 В ЗМІСТ ЗМІСТ Для переходу на розділ слід клацнути на заголовок I. Закони Тюменської Постанови Тюменської обласної Думи ІІІ. Розпорядження голови обласної Думи 3.1. Розпорядження голови обласної Думи з літерою РК 3.2. Розпорядження голови обласної Думи з літерою рп 3.3. Розпорядження голови обласної Думи з літерою рп-УД та РХ IV. Інші...»
«Секція 3 Проблеми сучасної вищої професійної освіти в галузі будівництва, архітектури та дизайну Зміст ПИТАННЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОСТІ ОБ'ЄКТУ ПРИ ОСВОЄННІ ПІДЗЕМНОГО ПРОСТОРУ Адігамова З.С., Ліхненко О.В. РОЗВИТОК СПОСОБІВ ПОСИЛЕННЯ ДЕРЕВ'ЯНИХ КОНСТРУКЦІЙ Аркаєв М.А., Огір О.Ю. ВПЛИВУ ГІРНИКОДОБУВАЛЬНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ НА ГРУШНИЙ ПОКРІВ ПРИЛЕЖНОЇ ТЕРИТОРІЇ Артамонова С.В., Петрищев В.П. ПРИНЦИПИ ФОРМУВАННЯ АРХІТЕКТУРНОГО СЕРЕДОВИЩА ВНЗ ДЛЯ ОРГАНІЗАЦІЇ ПОЗАВЧАЛЬНОГО...»
«Затверджено Постановою Держгіртехнагляду Росії від 2 листопада 2001 р. N 49 Введено в дію з 1 липня 2002 року Постановою Держгіртехнагляду Росії від 16 січня 2002 р. N 2 ПРАВИЛА БЕЗПЕКИ 3 БУДІВНИЦІ будівництво підземних споруд є переробленим та доповненим виданням Правил безпеки при будівництві метрополітенів та підземних споруд, затверджених у 1992 р. Держгіртехнаглядом Росії, та Доповнень до...»
«База нормативної документації: www.complexdoc.ru ПОРЯДОК РОЗРОБКИ, ВИКЛАДАННЯ, ОФОРМЛЕННЯ, ПОГОДЖЕННЯ, ЗАТВЕРДЖЕННЯ ТА РЕЄСТРАЦІЇ НОРМ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ВІДХІДНИХ ТЕХНОЛОГІЙ, ВІДХІДНИХ ТЕХНОЛОГІЙ, ВІДХОМУВАННЯ МЕНТІВ (КЕРІВНІ ДОКУМЕНТИ, РД-АПК 3.00.01.001-00) ГІПРОНІСЕЛЬГОСП МСГ РФ Розроблено НВЦ Гіпронісільгосп МСГ РФ. Розглянуто та схвалено НТС МСГ РФ (протокол № 2 від 24 березня 2000 р.). Затверджено та введено в дію Заступником Міністра Міністерства сільського господарства Російської...»
«РУРСЬКІ ВЧЕНІМЕТАЛ ОБІДИ Л. Л. А Н О С О В, Л. В. К А Л А К У Ц К І Й, А.А. Я Є В; А.Л.ВАВОП ІІ Н/: о к н о в ж * ДЕРЖАВНЕ НАУКОВО-ТЕХНІЧНЕ І ВИДАВНИЦТВО МАШ ІНОЗЕМНИЧОЇ ЛІТЕРАТУРИ Ok РОСІЙСЬКІ ВЧЕНІ ПРАЦІ $ ЗАГАЛЬНА РЕДАКЦІЯ І ВСТУПИТЬ НАЧЕРКИ До канд. техн. н аук доц. Д. М. Н А Х І М О В А та канд. техн. наук доц. А А. Г. Р А Х Ш Т А Д Т А Бібліотека Іавлввчг-к й...»
«МІНІСТЕРСТВО СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА ТА ПРОДОВОЛЕННЯ РЕСПУБЛІКИ БІЛОРУСЬ ГОЛОВНЕ УПРАВЛІННЯ ОСВІТИ, НАУКИ І КАДРІВ Установа освіти РОСЛИНИ (відкритий грунт) Каталог Ботанічного саду Білоруської державної сільськогосподарської академії Гірки БДСГА 2013 УДК 635.9+633.88(085) ББК 42.37+42.143 я1 Д28 Укладачі: А. П. Гордєєва, Т. В. Сачивко, М. В. Наумов, Т. В. Шведовська, Н. Є. Стефаненко, Н. Н....»
поляризації, частоті і т.д.
шва з підкладкою:
імпедансним методом:
Методи теплового видунеруйнівного контролю:
ЛЕКЦІЯ №5 (ПРОДОВЖЕННЯ) ОСНОВНІ МЕТОДИ ТЕХНІЧНОЇ ДІАГНОСТИКИ В ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЦІ
Характеристики методів радіохвильового виду діагностики
Радіохвильовий неруйнівний контроль заснований на аналізі взаємодії електромагнітного випромінювання радіохвильового діапазону об'єктами контролю. На практиці найбільшого поширення набули понад високочастотні. (НВЧ) методи, що використовують діапазон довжин хвиль від 1 до 100 мм. Взаємодія радіохвиль може мати характер взаємодії тільки падаючої хвилі (процеси поглинання, дифракції, відображення, заломлення, що відносяться до класу радіооптичних процесів) або взаємодії падаючої і відображеної хвиль (інтерференційні процеси, що відносяться до галузі радіоголографії). Крім того, в радіодефектоскопії можуть використовуватися специфічні резонансні ефекти взаємодії радіохвильового випромінювання (електронний парамагнітний резонанс, ядерний магнітний резонанс та ін.). Використання радіохвиль перспективно з двох причин: досягається розширення області застосування неруйнівного контролю, так як для контролю діелектричних, напівпровідникових, феритових та композитних матеріалів радіохвильові методи найбільш ефективні; по-друге з'являється можливість використання радіохвиль НВЧдіапазону.
До цих особливостей відносяться такі:
1. Діапазон НВЧ дозволяє отримати великий інтервал потужностей генерованих хвиль, що зручно для контролю матеріалів та середовищ різного ступеня прозорості, від дуже тонких до таких, як потужні бетонні основи.
2. Хвилі НВЧ легко одержати у вигляді когерентних поляризованих гармонійних електромагнітних коливань, а це дає можливість забезпечувати високу
чутливість та точність контролю, використовуючи інтерференційні явища, що виникають при взаємодії когерентних хвиль з діелектричним шаром.
3. За допомогою НВЧ можна здійснити безконтактний контроль якості при односторонньому розташуванні апаратури щодо об'єкта - спосіб контролю на відображення.
4. Хвилі діапазону НВЧ можуть бути гостро сфокусовані, що дозволяє забезпечити локальність контролю, мінімальний крайовий ефект, перешкодостійкість по відношенню до близьких предметів, виключити вплив температури об'єкта контролю на вимірювальні датчики і т.п.
5. Інформація про внутрішню структуру, дефекти та геометрію міститься у великій кількості параметрів корисного НВЧ сигналу: амплітуді, фазі, коефіцієнті
поляризації, частоті і т.д.
6. Застосування радіохвиль НВЧ діапазону забезпечує дуже малу інерційність контролю, дозволяючи спостерігати та аналізувати швидкопротікаючі процеси.
7. Апаратура діапазону НВЧ може бути виконана досить компактною та зручною в експлуатації.
8. При використанні резонансних радіохвильових НВЧ методів є можливість багатопараметрового контролю геометрії, складу та структури матеріалів у «здоровій» та «дефектній» зонах.
Переважна сфера застосування методів та техніки НВЧ – це вимірювання геометричних розмірів виробів з діелектричних, композитних, феритових та напівпровідникових матеріалів.
Мал. 2. Схема пошуку дефектів ультразвуковим дефектоскопом у зварному
шва з підкладкою:
1 – початковий імпульс; 2 – стробуючій імпульс;
3 – луна-сигнал від дефекту (тріщини); 4 – сигнали від підкладки.
Мал. 1.7. Схема контролю багатошарових конструкцій акустичним
імпедансним методом:
1 - хвостовий відсік лопаті несучого гвинта вертольота;
2 – зона відшарування обшивки; 3 – обшивка; 4 – стільниковий заповнювач;
5 – клейовий шар; 6 – перетворювач із сигнальною лампочкою;
7 – стрілочний індикатор дефектоскопа;
F P – сила реакції виробу на перетворювач.
Методи теплового видунеруйнівного контролю.
