Неконтактные методы
Неконтактные методы [5,30] основаны на использовании двух свойств зондирующих полей (электромагнитного, акустического, гравитационного):
осуществлять взаимодействие с контролируемым объектом;
переносить полученную при этом информацию к датчику.
Зондирующие поля обладают широким набором информативных признаков и разнообразием эффектов взаимодействия с веществом объекта контроля.
Принципы функционирования средств неконтактного контроля условно делят на пассивные и активные.
Пассивный принцип заключается в том, что осуществляется прием зондирующего поля, исходящего от самого объекта контроля; активный - производится прием отраженных, прошедших или переизлученных зондирующих полей, созданных сторонним источником. При активном контроле требуется две основные операции - излучение и прием зондирующих сигналов. Разновидность активного контроля - рефлексный метод, в котором одновременно совмещаются функции передачи и приема зондирующих сигналов.
Пассивные сигналы обладают малым набором информативных параметров (частота, интенсивность и частичная поляризация). Активные сигналы обладают широким набором информативных параметров (частота, амплитуда, мощность, фаза, форма, поляризация и ряд других). Характерно, что объект, который слабо отражает зондирующие электромагнитные волны заданной частоты дает на этой же частоте сравнительно сильный радио-тепловой (пассивный) сигнал и наоборот.
Зондирующие поля
1.Электромагнитные волны
Электромагнитная волна - это распространяющееся от источника поля (антенны) электромагнитное возмущение, а процесс создания этой волны ускоренно и направленно движущимися зарядами (т.е. переменными во времени источниками) представляет собой излучение волны.
Другой вид электромагнитного излучения представляет собой излучение самого объекта, как вещества в состоянии термодинамического равновесия, за счет преобразования энергии теплового движения атомов, молекул в энергию электромагнитного поля.
Основная особенность волнового процесса и, в частности, электромагнитной волны - способность переносить энергию без переноса вещества.
Электромагнитные волны являются поперечными, т.к. векторы электрической и магнитной напряженности поля взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной к вектору скорости распространения волны.
В зависимости от соотношения амплитуд и начальных фаз суммируемых монохроматических волн результирующая электромагнитная волна характеризуется тем или иным видом поляризации. Существует три вида поляризации монохроматических волн - линейная, круговая, эллиптическая.
при линейной поляризации направления колебаний векторов электрической и магнитной напряженности вы любой точке пространства остаются неизменными, а сами колебаниями являются возвратно-поступательными движениями по прямой линии, перпендикулярной направлению распространения волны;
при круговой поляризации векторы напряженности в любой точке пространства равномерно вращаются, описывая своими концами окружность за время периода;
при эллиптической поляризации векторы напряженности вращаются, описывая своими концами эллипс за время периода.
Для немонохроматических процессов кроме поляризованных волн могут существовать также неполяризованные - векторы напряженности хаотически, случайным образом меняют свое направление в плоскости, перпендикулярной направлению распространения.
Частично поляризованная волна - это сумма поляризованной и неполяризованной.
Зондирующее электромагнитное поле, исходящее от самого объекта контроля, подчиняется законам квантовой электродинамики и обусловлено тепловым движением заряженных частиц среды (молекул, атомов, ионов).
Для абсолютно черного тела интенсивность излучения зависит только от температуры тела; спектральное распределение излученной энергии имеет экстремальный характер, причем для тел с температурой от 20 до 5000К максимум находится преимущественно в диапазоне длин волн от 740 нм до 2 нм. Для реальных объектов потенциально возможное тепловое излучение не все излучается, а частично отражается и зависит не только от температуры, но и от других физических свойств объекта. В результате регистрируется не действительная (термодинамическая) температура, а кажущаяся, так называемая яркостная или радиояркостная температура Тя.