1. Импульсномодуляционный метод

Г – генератор электромагнитных колебаний;

А – передающая антенна;

Д – детектор отраженного сигнала;

УО – уголковый отражатель;

ОУ – отсчетное устройство;

L – расстояние.

Г енератор с помощью остронаправленной антенны излучает электромагнитные колебания в направлении объекта. Для точных измерений на объекте установлен УО. Он отображает эти колебания, которые возвращаются на приемную антенну, детектируется детектором и поступает вместе с излучёнными импульсом на ОУ. В ОУ измеряется время задержки между двумя радиоимпульсами. Зная скорость распространения колебания (скорость света 299792,458 км/с).

L=V*tз/2

«+» этот метод отличается высокой точностью (т. к. использует скорость света и точные методы измерения времени); пригоден для больших расстояний.

«-» для измерения расстояний <1 м не используется.

2. Фазомодуляционный метод.

Г – генератор электромагнитных. колебаний

А – передающая антенна

фД – фазовый детектор отраженного сигнала

УО – уголковый отражатель

ОУ – отсчетное устройство

И спользуется непрерывное излучение, при этом отраженный сигнал задержан относительно излученного, которому соответствует строго определенный фазовый сдвиг.

При излучении электромагнитных колебаний в направлении объекта, отраженный от него сигнал задерживается по фазе относительно излученного. В фД образуется постоянного напряжение, пропорциональное разности фаз, которая пропорциональна tз и расстоянию до объекта.

При движении объекта частота отраженного сигнала начинает меняться, в зависимости от приближения или удаления объекта (эффект Доплера) можно измерить скорость и направление. Используется не только в диапазоне высоких и сверх высоких частот, но и в диапазоне ультразвуковых частот (20-150кГц) (антенна – природный, искусственный кварц). Используется в эхолотах с применением звуковых и ультразвуковых частот.

3. Голографический метод

1 – лазер;

2 – светоделительная призма;

2' – светоделительная поверхность (тонкий прозрачный слой, золоченная);

3 – уголковые отражатели;

4 – светофильтры;

5,6 – поляризационные фильтры;

7,8 – фотодетекторы;

9 – отсчетное устройство (ОУ).

Луч лазера поступает на светоделительную призму (кварцевое стекло), одна часть луча проходит через поверхность, фильтруется фильтром и переходит на уголковый отражатель. Другая часть отражается и через светофильтр 4'' поступает на другой УО, причем отражатель 3’ расположен на объекте, а 3” расположен неподвижно. Отраженные от УО лучи, лучи лазера в т b интерферируют и поступают на поляризационный фильтр 5, детектор 7 и ОУ 9. Одновременно в точке a часть луча интерферируется и поступает на блоки 6, 8 и второй вход блока обработки 9. При интерференции в точке b происходит наложение 2-х колебаний, отраженных от неподвижного 3'' и подвижного 3' уголковых отражателей. Если эти колебания находятся в фазе, то они складываются и на 7 поступает более интенсивное излучение (пучность). Если в противофазе, то они взаимно компенсируют друг друга и интенсивность излучения уменьшается. При перемещение 3' вместе с объектом от 2 последовательно возникают N пучностей на выходе 7, которые подсчитывает ОУ. Зная расстояние между пучностями и период излучения лазера несложно подсчитать время задержки и расстояние от УО до светоделительной призмы.

Электрофизические методы делятся на электрокондуктометрические, термокондуктометрические, вихревые и резонансные методы.

Электрокондуктометрический метод измерения толщины.

1 – слой лака

2 – металлическая пластина

3 – медная проводящая пластина

м/у проводящим слоем (3) и металлической пластиной (2) образуется емкость.

, S- площадь, d – толщина покрытия, E0 – диэлектрическая проницаемость вакуума, Е – диэлектрическая проницаемость среды.

Интегральный датчик измерения ускорения

Тело, двигаясь в пространстве, совершает 3 вращательных, 3 поступательных движения. Поступательное движение может происходить с разной скоростью, ускорением, перемещением, резкостью. Аналогично, вращательные движения могут происходить с угловой скоростью, перемещением, ускорением. Параметры движения- векторные величины, характеризуются модулем у углом. Линейные и угловые параметры связаны между собой прямо пропорциональной зависимостью l-линейное перемещение, (φ-угловое), ν-скорость (w-угловая),а, g-ускорение(η-угловое),ε-резкость (λ-угловая)

L=v*t±a*t²/2, φ= w*t± η* t²/2 Все виды методов измерения параметров движения делятся на:

1. непосредственной оценки;

2. косвенные методы;

3. абсолютные инерциальные методы;

4. относительные.

	1-балка(проводник Al),2-опоры (на основе SiO2),3-наподвижные пластины.4-подвиж-ый электрод. На поверхности полупроводника при изготовлении	Ёмкостный датчик перемещения
		1-верх-яя крышка датчика с металлизированной поверхностью; 2-подвижная балка из проводника;3-основание датчика с металлизированной поверхностью; 4–кремниевые пружины,5–окна, протравленные в кремние. В состав входит инерционная масса, движение которой отстает от движения корпуса. Назначение датчика заключается в детектировании перемещения этой массы относительно корпуса устройства и преобразовании его в пропорциональный электрический сигнал. Основной частью датчика является детектор перемещений, измеряющий микронные амплитуды колебаний или линейных ускорений. Метод является проверенным и надежным. Максимальное перемещение до 20мкм.

1 – поверхность;

2 – объект;

3 – упругая балка;

4 – инерциальная масса;

5 – датчик перемещения;

х – перемещение объекта;

y – перемещение инерциальной массы.

, Py – коэффициент демпфирования, ω – удельный противодействующий момент.

, η – относительная частота, , ω – частота воздействия (2),

ω₀ – частота собственных колебаний (4).

- если η >> 1 – воздействие на объект с частотой ω значительно превышающей частоту собственных колебаний Y= -Xm*sin(ωt)

- если η << 1 – воздействие на объект много меньше, чем частота колебаний: Y = 1/w₀²*Xm*sin(ωt).

34.

Расходомеры необходимы для управления производством с целью учета и контроля потребления воды, газа, кислот, щелочей и т.д. Для снижения себестоимости продукции и повышения качества. Эти расходомеры применяются в хим. промышленности, металлургии, энергетике и т.д.

Основные методы измерения расхода жидкости и газа:

- с подвижным элементом (крыльчатые, турбинные, шариковые, поршневые, кольцевые, лопастные, вибрационные и др.)

- без подвижного элемента (диафрагменные, вихревые; ультразвуковые, электромагнитные)

Крыльчатый

Расход - физическая величина, определяемая количеством жидкости и газа, проходящих через трубу или русло в единицу времени.

1 – корпус; 2 – фланцы; 3 – входной патрубок; 4-выходной патрубок; 5-крыльчатка; 6-ось; 7-магнитные вставки.

При подаче жидкости во входной фланец 2' крыльчатка начинает вращаться со скоростью равной скорости движения жидкости. С осью крыльчатки связан счетный механизм, регистрирующий кол-во оборотов крыльчатки. Объемный расход жидкости

Qv = Vx*S, Vx – скорость вращения, S – площадь условного проходного сечения.

Турбинный

Расход-фв, определяемая количеством жидкости и газа, проход-щих через трубу или русло в единицу времени.

1 – корпус (алюминий, пластмасса, с низкой магнитной проницаемостью)

2 – фланцы; 3 – турбина; 4 – ось турбины; 5 – подшипники; 6 – опора турбины; 7 – магнитные вставки;8- датчик холла

Поток жидкости вращает турбину, на кот-ом магнитные ставки, при вращении вставки вызывают U(t). число импульсов в единицу времене

и пропорционально скорости вращения турбины и и скорости движения жидкости. Объемный расход равен Qv=V*S. Применяется для измерения расхода чистых жидкостей. Твердые примеси ухудшают качество подшипника, увеличивают трение и погрешность измерения. Расходомер требует индивидуальной градуировки. ПГ около 0,3% -1,5%. Применяется для измерения расход переменных и импульсных потоков жидкостей.

Шариковый датчик

Расход-фв, определяемая количеством жидкости и газа, проход-щих через трубу или русло в единицу времени.

1 – корпус; 2 – винтовая направляющая вставка, с проточками для протекания жидкости. 3– шарик; 4– опора

Поток жидкости ч/з фланец в винтовой вставке создает закручивающиеся струи жидкости, которые вращают шарик, который содержит магнитные вставки, которые вызывают импульсы напряжения на выходе дат холла. Vвращ=Vдвиж жидк.

Дат менее чувствительны к наличию мех примесей в жидкости, менее подверж коррозии.

Перепада давления

Расход-фв, определяемая количеством жидкости и газа, проходящих через трубу или русло в единицу времени.

1 – корпус;2-подвижное вращающееся тело,3-магнитные вставки,4-датчик холла,5-вх патрубок, 6-вых патрубок.

При подачи жидкости, вращающиеся тело поднимается под действием давления. За счет спиралевидных канавок и движения жидкости по ним, подвижное тело начинает вращаться вокруг своей оси. Скорость вращения определяется давлением падающем в патрубке. При равенстве силы, обусловленной напором жидкости или газа и весом тела, дальнейший подъем прекращается, образуется постоянная разность давления в верхних и нижних патрубках.

«-» - используется только вертикально

«+» - отсутствие трения подвижного элемента поплавка о стенки корпуса, стоимость изготовления.

О бъемный датчик расхода

1 корпус; 2-впускная камера датчика, 3-выпускная камера датчика, 4-поршень, 5-шток поршня, 6-счетчик, 7-клапан, 8-мерный цилиндр. При подаче жидкости в камеру 2 открываются клапаны 7^// и 7^/// и жидкость заполняет левую часть мерного цилиндра, вытесняя жидкость из правой части мерного цилиндра. Поршень движется вправо, дойдя до крайней правой ступени мерного цилиндра движения поршня реверсируется при этом закрываются 7^// и 7^/// ,7^/ и 7^////-открываются, с того момента жидкость из входного патрубка поступает ч/з 7^//// в выпускную камеру. За каждый ход поршня жидкость из впускной камеры перемещается в выпускную. Vжид=Vмерного цилиндра Qv=πd²*n/4, n – число ходов в час.

Используется в проливных установках.

«+» - мала ПГР, меньше 0,1%, малая чувствительность к вязкости жидкости и к примесям.

«-» - сложная конструкция, температурная чувствительность, стоимость высокая

35.

Расходомеры необходимы для управления производством с целью учета и контроля потребления воды, газа, кислот, щелочей и т.д. Для снижения себестоимости продукции и повышения качества. Эти расходомеры применяются в хим. промышленности, металлургии, энергетики и т.д.

Диафрагменный

1 – входной патрубок; 2 – выходной патрубок; 3 – шайба; 4 – диафрагма; 5 – отсчетное устройство; 6 – камеры.

при подачи жидкости во входной патрубок она проходит в выходной патрубок. Из-за наличия шайбы образуется разность давлений. Эта разность давления измеряется диафрагменным манометром (4,5,6). Давление в измерительных камерах (6' и 6'') вызывают деформацию диафрагмы и отклонение стрелки 5.

, n – коэффициент расхода, зависящий от условного сечения, dР – разность давлений.

«+» - большой срок службы (нет подвижных частей)

«-» - большая погрешность.

В ихревой датчик

1 –труба, 2-цилиндр, расположенный в трубе,3-датчик(термосопротивление),4-вихри, турбулентный поток, 5-ламинарный поток). При подаче жидкости ее поток представляет сбой ламинарный поток, встречая на пути преграду, в виде цилиндра, ламинарный поток превращается в турбулентный, с периодическим образованием вихрей

, частота образования зависит от скорости движения жидкости и диаметра препятствия. Вихри, соприкасаясь с термосопротивлением, периодически изменяют его сопротивление, за счет изменения его температуры, в результате преобразования изменений сопротивление в импульсное сопротивление и подсчета числа импульсов судят о скорости движения жидкости и тем самым о расходе жидкости: f=k*v/d

«+»- простота, долговечность; «-» - большая погрешность.

Электромагнитный датчик

1 – труба с жидкостью (непроводящий материал); 2 – электроды на трубе; 3 – поток жидкости (эл. поводящая # водя, эл.лит); B – магнитное поле.

Основаны на электромагнитной индукции Фарадея и Генри. Когда проводящая жидкость пересекает линии магнитного потока, в проводящем материале индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости ее движения, определяется по формуле Е=2aBv, a-радиус трубки. Плотность магнитного потока поддерживается постоянной и индуцируемое напряжение тоже является либо постоянным, либо слабо меняющимся сигналом. Недостатком метода является, поляризация электродов из-за протекания по их поверхности слабого однонаправленного тока. Низкочастотный шум.

Объемный расход определяют по формуле : Q=Eπd/4B, где B-вектор магнитной индукции, v-скорость потока.

Ультразвуковой расходомер

У льтразвуковые датчики реализуются на основе либо эффекта Доплера, либо определения изменений эффективной скорости ультразвука в среде. Эффективная скорость звука в подвижной среде равно скорости звука в этой среде плюс скорость среды относительно звука. Распространение звуковой волны против потока среды приведет к уменьшению эффективной скорости звука, а вдоль потока к увеличению. Разность между этими двумя эффективными скоростями звука равна удвоенной скорости потока среды.

Г УЗ – генератор ультразвуковой; М – модулятор; ГИ – генератор импульсов; 1-труба, 2^/,2^//-пьезопреобразователи (излучатели), 3^/,3^//-пьезопреобразователи (приемники),4^/,4^//-усилители, 5^/,5^//-детекторы (амплитудные детекторы), ИВИ- измеритель временных интервалов.

Генератор ГУЗ колебаний создает на своем выходе гармоническое напряжение (sin-й формы) в УЗ частоте (от 20кГц до 150 кГц). В модуляторе с помощью генератора преобразуется в радиоимпульсы. Эти колебания поступают на пьезоизлучатели, в них электрические колебания преобразуются в механические с той же частотой. Механические ультразвук колебания распространяются в потоке жидкости от преобразователя 2/ по направлению жидкости, 2//-против направления. Преобразователи имеют узкую диаграмму направленности. Ультразвуковые колебания воспринимаются приемниками, при этом время задержки с момента излучения до момента приема разное. Зависимость времени задержки Δt от Q: Δt=8*m*Q*ctgα/πd,Q – расход жидкости, m –коэффициент, зависит от вида жидкости, а – угол между направлением излучения и осью трубы, d – диаметр трубы, с – скорость распространения УЗВ (300м/с).

36. Методы и средства измерений времени, частоты, периода, и сдвига фаз.

Методы и СИ временных и частотных параметров электрических сигналов и колебаний применяются в спектрометрических методах измерения расстояния, в УЗ расходомерах. Большое значение имеет измерение в электроэнергетике cos угла сдвига фаз м/у напряжением и током в электрической сети. cos угла является очень важным параметром для оценки качества потребления электрической энергии.

37 Частота -важнейшая из характеристик периодического процесса, определяется числом полных циклов (периодов) изменения сигнала в единицу времени. Диапазон используемых в технике частот: от долей герц до десятков гигагерц. Виды измерений: прямое- основано на применении электромеханических (от 20-2500 Гц),

электронных (от 10Гц до нескольких мегагерц )

цифровых частотомеров (0,01Гц до 17ГГц).

Мостовой метод измерения частоты- основан на использовании частотозависимых мостов переменного тока, например, емкостных мостов (20Гц-20кГц).

Косвенные измерения- основаны на использовании осциллографов: метод круговой развертки и фигурам Лиссажу (10Гц до 20МГц).

37/1 Электромеханический м-д

R CL образует колебательный контур, который имеет резонансный характер. Работа частотомера выбирается на скате АЧХ. Любое изменение частоты приводит к изменению сопротивления контура, следовательно, и к изменению тока в обмотках, Токи, протекающие через емкость и индуктивность , создают вращающие моменты, противоположного направления, которые уравновешивают друг друга при повороте подвижной катушки на определенный угол, который зависит от частоты протекания тока. Стрелка связана механически с подвижными катушками указывает на значение частоты частотомера.

37/3 Счетные методы

Метод является самым точным из всех, основан на сравнении частоты и периода, в единицу времени-секунду, измерение которой в наст момент является более точным. И практически се средства частоты и периода основаны на счет методах.

Ф И-формирователь импульсов, Кл-ключ, ГТИ-генератор тактовых интервалов, Сч-счетчик, ЦИ- цифровой индикатор. Принцип действия прибора основан на подсчете импульсов fx за интервал времени tин. Генератор тактовых интервалов открывает ключ на время tин (при помощи триггера). За это время импульсы с час-той fx, сформированные формирователем Ф, пройдут на вход счётчика в кол-ве N=tин*fx.

Пг: погрешность квантования, зависящая от Tx/tин; несинхронность начала момента формирования тактового интервала с моментом начала импульсов с ФИ, который приводит к появлению ПГ±1 младшего разряда счётчика. Для уменьшения этой погрешности увеличивают длительность временного интервала T или осуществляют синхронизацию начала временного интервала от входных импульсов.

Измерение разности фаз осциллографическим методом.

м етод осциллограмм (сдвиг фаз)

период Т = 360⁰

Погрешность: толщина луча, операторская погрешность. Простота

и змерение времени

Г ЭЧ – генератор эталонной частоты.

Измерение частоты

Частота определяет одну из основных величин СИ, которая известна с наивысшей точностью. Измерение многих ФВ осуществляется путем их преобразования их в частоту. Данное преобразование осуществляется простыми устройствами (генераторами). Гос.эталон ГЭЧ – 1 – 1998. от 1 до 10¹⁴Гц ,погрешность 5*10^-14

Выделяют следующие методы измерения частоты: эл.механическсий, резонансный, цифровой.

Цифровой частотомер

Ф И – формирователь импульсов (компаратор)

Кл – ключ (лог.схема #и-не)

ФВИ – формирователь временных интервалов (Т=0,01;0,1;1;10)

Счетчик

Регистр – для промежуточного хранения рез-тов измерения

ЦИ – цифровой индикатор.

Аналитические измерения

Задача аналитических измерений является измерение состава и концентрации веществ, при контроле технологических процессов в химической промышленности, в металлургии, в промышленности полупроводниковых материалов, медицине и т.д.

Аналитические измерения важны при измерениях параметров окружающей среды, безопасности труда, при этом объектами измерения являются химические материалы, вещества, находящиеся в различном агрегатном состоянии.

Диапазон измеряемых концентраций находится в пределах от 10^-18 до 100%

Различают методы измерения состава и концентрации веществ.

1) Селективные – строго определенное вещество,

2) Интегральные – группа веществ,

3) Много параметрические.

Измерение концентрации веществ и химических элементов производят в молях и др.

Моль равен количеству вещества, в составе которого содержится столько же структурных элементов, сколько атомов в изотопе углерода-12 массой 0,012 кг.

Электрохимические методы

Кулонометрический м-д.

1 – сосуд; 2 – исследуемая жидкость; 3 – стандартный электрод; 4 – ионселективный электрод, настроенный на выделение ионов определённого вещества.

А – стандартный электрод. (1 – корпус с ионпроницаемой нижней частью; 2 – серебряный электрод; 3-гель хлорида серебра).

Б – ионселективный элетрод (1 – корпус; 2 – внутренний сосуд; 3-ртуть; 4-ионпроницаемая пробка; 5 - пробка).

Принцип действия.

При помещении электродов 3 и 4 в исследуемый раствор, в результате разности степени проникновения ионов вещества в эти электроды, образуется разность потенциалов. Эта разность потенциалов усиливается усилителем и образует ток через измерительный механизм показывающего прибора. Этот ток, вызывающий отклонение стрелки прибора, пропорционален концентрации ионов того вещества на который настроен ионселективный электрод 4. Этот ток не зависит от концентрации ионов других веществ. Для их измерения необходимо поменять электрод 4.

Спектрометрический метод

Спектр – это разложение сигнала на простейшие составляющие.

Спектрометрические методы – это методы измерения и идентификации электромагнитного излучения, которое поглощается, рассеивается или генерируется атомами вещества. Все вещества и химические элементы в возбужденном состоянии излучают электромагнитные колебания, частота которых находится в широких пределах. Однако каждому химическому элементу или соединению соответствует своя, строго определённая частота излучения. Составлены каталоги спектров излучения, в которых содержатся спектры подавляющего большинство хим. веществ и соединений и соответствующие им частоты или длины волн.

При аналитических измерениях используются возбужденное состояние атома, в диапазоне от СВЧ до УВ частоты.

Особенности. Вещество при исследовании переводится в атомарное состояние. Это осуществляется, как правило, путем нагрева вещества в пламени горелки или СВЧ поле.

Атомноэмиссионный спектрометр.

1 – атомизатор (атоматор); 2 – диафрагма; 3-монохроматор;4-фотоэлемент;5-усилитель фототока; 6-отсчетное устройство измерительного прибора.

П ри проведении спектрометрического анализа в атомизатор 1 помещают исследуемое вещество, нагревают его и переводят в атомарное состояние. Температура в атомизаторе поддерживается неизменной, она стабилизируется. Излучение из ч/з щель в диафрагме 2 поступает на монохроматор, в котором оно разлагается на отдельные спектральные составляющие, которые воздействуя на фотоэлемент 4 вызывают в нем ток, значение которого пропорционально интенсивности излучения, поступающего на него в данный момент. Этот ток усиливается усилителем 5 и индицируется отсчетным устройством 6. в результате при синхронизации перемещения монохроматора 3 с устройством записи тока можно построить спектр излучения. Перед проведением измерения атомноэмиссионный спектрометр калибруют по стандартному образцу.

Ионизирующее излучение – это любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов.

Радиоактивные излучения – отличаются тем, что не всегда образуются электрические заряды.

Виды излучений: α, β, γ, нейтронное, световое, гравитационное, электромагнитное.

Различают естественное (световое, космическое и т.д.) и искусственное излучение (рентгеновский аппарат, ускорители заряженных частиц).

Основные единицы, характеризующие радиоактивное излучение.

1)Активность нуклида – показывает скорость распада нейтральных атомов с данным числом протонов и нейтронов (кол-во распадов в единицу времени) измеряется в t =1 [Беккерель].

2) Плотность потока ионизирующих частиц – это плотность потока, равномерно распределенных частиц, который проходит площадь сечения 1м² за 1 сек.

3) Интенсивность излучения – показывает энергию, при которой на поверхности площадью 1м² падает 1 Вт мощности.

4) Энергия ионизирующего излучения (Дж).

Параметры, характеризующие поглощение излучения веществом:

1) поглощённая доза – отношение энергии на 1 кг массы вещества [Грей];

2) мощность поглощенной дозы – отношение поглощенной дозы ко времени [Грей/сек];

3) воздействие на биологические объекты – эквивалентная доза- это сумма произведений поглощенных доз (1) различных видов излучений на коэффициент влияния [Зиверт];

4) мощность эквивалентности дозы – отношение [Зиверт/сек].

Ионизационный метод

И К - ионизационная камера.

1-корпус (верхняя часть выполнена из проводящего материала (кварц, стекло));

2-газ (нейтральный (аргон, ксенон));

3-электрод (проводящее покрытие);

4-метал. электрод.

П ри воздействии ионизирующего излучения на газ, газ ионизируется. Под действием разности потенциалов Е между электродами ИК начинается движение заряженных частиц и во внешней цепи возникает переменный электрический ток ~ кол-ву электрических зарядов, и следовательно интенсивности излучения. Этот ток, протекая по резистору, создает на нем падение напряжения, которое измеряется вольтметром. При постоянной интенсивности этот ток мало зависит от напряжения.

ВАХ ИК

1-при увеличении напряжения прямо пропорционально увеличивается ток, т.к. при этом не все электрические заряды достигают электродов камеры. При увеличении напряжения их кол-во растет.

2-значение тока пропорционально интенсивности излучения. Все заряженные частицы, возникающие при излучении, достигают электродов, поэтому ток не зависит от напряжения (рабочий участок).

3-происходит вторичная ионизация газа, которая возникает при движении заряженных частиц (электронов и ионов). Электроны, ускоряясь, двигаются к аноду 4 и ионизируют атомы газа, выбивая из них вторичные электроны, которые в свою очередь снова ускоряются и вновь ионизируют атомы газа. Число электронов возрастает.

4-возникает несамостоятельный разряд в газе, именно за счет усиливающейся вторичной ионизации.

5-возникает разряд в газе, который может поддерживаться без внешнего ионизирующего воздействия.

При положении ключа 2, емкость заряжается постоянным током пропорциональным интенсивности и напряжение на емкости увеличивается по линейному закону, прямо пропорционально времени.

, Ucо – начальное напряжение на емкости.

С помощью данного прибора можно измерять плотность потока и мощность поглощенной дозы.

Контроль изделий, условий и процессов

Контроль это проверка соответствия свойств контролируемого объекта заданным требованиям, установленным в технической документации.

Качество материалов и изделий формируется и контролируется на всех этапах их создания и эксплуатации – проектирования, изготовления и потребления. В процессе контроля сравнивают выходные или промежуточные характеристики продукции с расчетными или установленными данными, указанными в стандартах или технических условиях.

На промышленных предприятиях в соответствии с ГОСТ 16504–74 применяют входной, операционный и приемочный контроль.

Входной контроль предназначен для исключения некачественных материалов, дефектных изделий, поступающих с других предприятий или участков производства до начала производства.

Операционный (технологический) контроль предназначен для оценки продукции в процессе ее изготовления. Большое распространение получает активный операционный контроль. Измерительные приборы активного контроля дают информацию о характеристиках получаемого материала или изделия, а система обратной связи позволяет управлять производственным процессом.

Приемочный контроль применяют для готовой продукции по окончании всех технологических операций. Контроль может быть сплошным или выборочным. Первый предусматривает проверку каждой единицы продукции. Выборочный контроль целесообразен при стабильном технологическом процессе в массовом или серийном производстве. Норма выборки определяется на основании эксплуатационных данных, анализа технологического процесса, стоимости контроля изделия. Размер выборки, а также условия приемки партии деталей определяются методами статистического контроля. В процессе эксплуатации изделий проводят профилактический, регламентированный и целевой контроль.

Анализ контролируемой продукции позволяет выделить некоторые общие признаки для широкой номенклатуры применяемых материалов с различными физическими свойствами (материаловедческие), различными видами дефектов типа несплошностей (дефектоскопические), размерами, формой переходных участков (концентраторы), толщиной (геометрические), техническим состоянием, величиной и характером напряженно-деформированного состояния, признаками предразрушения (эксплуатационные).

Достоверность контроля зависит от интенсивности изменения контролируемых показателей и физических свойств материала при изменении условий нагружения, обработки, эксплуатации, а также от выбора физического поля или явления, максимально реагирующего на эти изменения.

Выбор и применение метода контроля обусловливаются следующими факторами: агрегатным состоянием контролируемой среды (газообразное, жидкое, твердое); видом материала (диэлектрик, проводник, магнит и т.п.); видом структуры контролируемого материала (монокристаллическая, крупноструктурная); способностью взаимодействовать с наводимым полем или применяемым веществом; условиями контроля (в вакууме, при высоких температуре, давлении); размерами, конфигурацией и конструктивными особенностями объекта контроля; видом решаемой задачи (диагностика, структуроскопия, влагометрия).

В современных условиях при большом разнообразии методов и приборов необходим тщательный анализ для выбора наиболее эффективного и экономичного НК. Принцип выбора методов НК материалов и изделий основывается на их классификационных признаках. Основными признаками являются: характер взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом, первичная, информативная характеристика, индикация первичной информации, окончательная информация. Каждый метод имеет свою область наиболее эффективного применения. Рациональное использование комплекса неразрушающих методов контроля позволяет в некоторых случаях увеличить его эффективность. При этом понятие комплектности не ограничивается только сочетанием методов НК с целью дублирования результатов контроля. Под комплексным контролем подразумевают рациональное сочетание различных неразрушающих методов, которые могут и должны обеспечить достоверную оценку качества изделия в целом.

По контролируемым параметрам применяемые средства неразрушающего контроля разделяются на приборы и установки, предназначенные для обнаружения дефектов типа нарушений сплошности (трещины, раковины, расслоения, пористость, очаги коррозии, рыхлость и т.д.), контроля геометрических характеристик (наружные и внутренние диа-

метры, толщина стенки, покрытий, слоев, степень износа и т.д.), измерения физико-механических и физико-химических характеристик (электрические, магнитные и структурные параметры, отклонения от марки материала и химического состава, измерения твердости, пластичности коэрцитивной силы, контроль качества упрочненных слоев, содержания и распределения ферритной фазы и т.п.), технической диагностики для предсказания возникновения различного рода дефектов, в том числе нарушений сплошности, изменения размеров и физико-механических свойств изделий на период их эксплуатации.

Одной из современных тенденций в использовании испытательной техники является замена разрушающих испытаний неразрушающими.

Разрушающие испытания образцов позволяют установить соответствие эксплуатационных характеристик изделия измеренным. Если эти связи установлены, то НК дает возможность резко сократить объем и периодичность испытаний разрушающими методами. Установление связей между изменениями параметров физического поля либо вещества и ха-рактеристиками контролируемой продукции при их взаимодействии составляет физические основы дефектоскопии.

Неразрушающий контроль (НК) основан на получении информации о качестве проверяемых материалов и изделий при взаимодействии их с веществами или физическими полями в виде электрических, световых, звуковых или других сигналов.

Современные методы НК в соответствии с ГОСТ 18353–79 подразделяются на девять основных видов:

- радиационный;

- акустический;

- магнитный;

- проникающими веществами – капиллярный и течеискания;

- оптический;

- вихретоковый;

- электрический;

- радиоволновой;

- тепловой.

Методы каждого вида НК классифицируют по характеру взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом, первичным информативным признакам и способам получения первичной информации.

Радиационный контроль

Радиационный контроль основан на регистрации и анализе ионизирующего излучения при его взаимодействии с контролируемым изделием. К ионизирующим излучениям относятся рентгеновские и гаммаизлучения, а также потоки заряженных или нейтральных частиц. Рент-геновское излучение является электромагнитным излучением и возникает в рентгеновской трубке при торможении ускоренных электронов. Кинетическая энергия тормозящихся электронов превращается в электромагнитную энергию, излучаемую в виде фотонов.

Гамма-излучение, как и рентгеновское, представляет собой электромагнитное излучение высокой энергии, обладающее большой проникающей способностью, источниками гамма-излучения являются радиоактивные изотопы.

Альфа-излучение – это поток положительно заряженных ядер атомов гелия, вылетающих из ядра радиоактивного атома. Альфачастицы обладают большой энергией, однако они характеризуются малой проникающей способностью.

Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов, образующихся в результате распада нестабильных ядер. Ионизирующая способность бета-частиц значительно ниже, чем альфачастиц.

Нейтронное излучение – поток нейтральных частиц (нейтронов), обладающих большой проникающей способностью. В зависимости от энергии нейтроны подразделяются на тепловые (медленные) и быстрые.

Методы радиационного контроля

Радиография

Под радиографией понимают получение изображения распределения интенсивности рентгеновского излучения на радиографической пленке. Этот метод занимает до сих пор большую долю во всем радиационном контроле.

Контролируемая деталь находится на столе, поверхность которого покрыта свинцом и обычно дополнительно фольгой, чтобы предотвратить обратное излучение. Между объектом контроля и столом находится кассета с пленкой. Для уменьшения эффекта рассеивания требуется, чтобы излучение излучателя было коллимировано для облучения только необходимой части изделия. Для идентификации изображений необходима их маркировка: для этого используют свинцовые буквы или цифры. Кроме того, должен присутствовать контрольный образец для определения качества проявки пленки и правильности режима.

Согласно ГОСТ 7512 – 82 для определения качества изображения рекомендуется применение проволочных, канавочных и ступенчатых эталонов.

Проволочный эталон представляет собой набор из семи проволочек. Самая тонкая – 0,05 мм, самая толстая – 4 мм. Проволочки изготавливаются из того же материала, который подвергается контролю.

Канавочные эталоны имеют шесть канавок, глубина которых изменяется от 0,1 до 4,0 мм.

Пластинчатые эталоны имеют толщину от 0,1 до 2,5 мм, причем каждая пластина имеет по два отверстия с диаметром, равным толщине эталона и удвоенной толщине эталона.

Чувствительность контроля определяется как наименьший диаметр, выявляемый на снимке проволоки, наименьшая глубина выявляемой канавки, наименьшая толщина пластинчатого эталона, при которой на снимке выявляется отверстие с диаметром, равным удвоенной толщине эталона.

Радиоскопия

Под радиоскопией понимают радиационный контроль с применением усилителей изображения и с выводом его на монитор.

Коллиматоры служат для сужения пучка излучения. Фильтрация излучения алюминием повышает контрастность изображения. Обычно радиоскопия дает 2- или 3-кратное изображение для больших объектов и 10 – 40 –кратное увеличение для маленьких объектов.

Радиометрия

Под радиометрией понимают измерение интенсивности рентгеновского излучения с помощью высокочувствительных детекторов. Измеряют ослабление излучения при прохождении через объект контроля.

Акустические методы контроля

Методы акустического контроля (АК) делят на две больше группы: активные, использующие излучение и прием акустических колебаний и волн, и пассивные, основанные только на приеме колебаний и волн. В каждой группе выделяют методы, основанные на воз-никновении в объекте контроля бегущих и стоячих волн (или колебаний), объекта в целом или его части. На рисунке приведена классификация большинства рассматриваемых в литературе методов АК.

Активные акустические методы, в которых применяются бегущие волны, делят на две подгруппы, использующие прохождение и отражение волн. Методы прохождения предполагают наличие двух преобразователей – излучающего и приемного, расположенных по разные стороны объекта контроля. Применяют как импульсное, так и непрерывное излучение. К этой подгруппе относят следующие методы дефектоскопии.

К пассивным методам относят акустико-эмиссионный метод. Явление акустической эмиссии состоит в излучении упругих волн материалом в результате появления внутренних дефектов. Контактирующие с объектом контроля преобразователи принимают упругие вол-

ны. Если применить несколько преобразователей, можно установить не только наличие, но и расположение дефектов.

Акустический метод в различных реализациях применяется для дефектоскопии изделий из металлов и неметаллических материалов. Типичные случаи применения для металлов: дефектоскопия сварных соединений; при контроле поковок, литья, проката – труб, рельсов.

Методы ультразвукового контроля неметаллических материалов зависят от характера контролируемых материалов. Из материалов, чаще всего подвергаемых контролю, выделяют изотропные гомогенные (однородные) материалы, в том числе, аморфные (стекло, резина, пластмасса) и мелкодисперсные (керамика, металлокерамика). От них существенно отличаются гетерогенные (разнородные) материалы и материалы с крупной зернистой структурой: горные породы, бетон, асфальт. Особые методы применяют для материалов типа фанеры, ДСП, бумаги, картона, у которых свойства распространения волн отличаются в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Магнитный метод

Из истории магнитного контроля.

В 1886 г. Рейдер взял американский патент на метод определения содержания углерода в стали путем измерения ее магнитной проницаемости. В 1889 г. Хьюз применил магнитный анализ для сортировки деталей из твердой и мягкой стали. В 1919 г. запатентован метод магнитных частиц (магнитопорошковый метод) для контроля артиллерийских стволов (В. Хук), а в 1939 г. вышло первое руководство по промышленному применению этого метода, получившему название магнафлокс. Первая монография по магнитной дефектоскопии была написана российским ученым Р.И. Янусом и вышла в 1946 г. Она обобщила многолетний опыт российских исследователей и самого автора в области магнитных методов контроля нарушений сплошности и структуроскопии. Первые работы по оценке структуры металлов относятся еще к прошлому веку. Первыми заводами, применявшими магнитные методы кон-

троля качества структурных и прочностных свойств изделий (снарядов и оружейных стволов) были Тульский императорский военный и Златоустовский горно-металлургический заводы.

Первые систематические исследования взаимосвязи магнитных и механических свойств, предприняты Гербертом в 1919 г. В 30-х годах российскими учеными Н.С. Акуловым, Р.И. Янусом, М.Н. Михеевым формируется новое научное направление - магнитный структурно-фазовый анализ сталей и сплавов.

Магнитные методы постоянно развиваются. Основные причины развития всех методов контроля качества (в том числе и магнитных методов):

- появление новых материалов и новых объектов контроля, требующих новой техники и новых подходов;

- развитие технологий позволяет создавать новые датчики, преобразователи и другие сенсорные устройства;

- автоматизация и компьютеризация контроля качества открывают новые возможности даже в уже известных методах.

Среди научных задач на первый план сейчас выдвигается задача определения образа дефекта по его известному магнитному полю.

Из новых объектов контроля можно отметить, например, монокристаллические эпитаксиальные пленки с цилиндрическими магнитными доменами (ЦМД), которые используются в магнитной памяти. Здесь сплошной контроль используется не только для отбраковки дефектных пленок, но и для вырезки чипов из пленки с учетом распределения дефектов по ее площади.

Другой новый объект - магнитные экраны из высокотемпературных сверхпроводящих материалов. Этот список можно продолжить, но легко предположить, что в ближайшее время появятся и другие магнитные объекты, требующие контроля.

Соотношение с другими методами контроля

Каждый метод контроля качества (в том числе и магнитные методы) имеет свои достоинства и недостатки, область или области применения и перспективы развития. Нет смысла слишком выделять или излишне критиковать какой-либо метод - задача организации контроля качества состоит в обоснованном выборе метода контроля, исходя из свойств и параметров объекта (свойства и форма материала, технология обработки материала и состояние поверхности, необходимость обнаружения дефектов или контроль структурных характеристик и т.д.). В связи с усложнением практических задач в области контроля качества в последнее время сложилась концепция применения комплексного контроля, т.е. применения нескольких методов (различных физических полей) для наилучшего решения задачи.

«Ниша» каждого из методов определяется особенностью применяемого физического поля. Например, акустический контроль не применяют для обнаружения дефектов, размеры которых сравнимы с длиной акустической волны, а вихретоковый контроль позволяет получить информацию только о поверхностном слое электропроводного изделия, глубина которого определяется глубиной проникновения электромагнитной волны. Ограничение магнитных методов – в их применимости к контролю только ферромагнитных материалов и изделий из них.

Процесс неразрушающего контроля состоит из этапов:

1) намагничивание объекта контроля (постоянным магнитом, катушкой с постоянным током и катушками с переменным током);

2) получение информации, при этом применяются методы:

- магнитопорошковый;

- индукционный;

- феррозондовый;

- на основе эффекта Холла;

- магниторезисторный и др.

3) преобразование информации и принятие решения.

Виды намагничивания

Различают полюсное, циркуляционное и комбинированное намагничивание. На рис. приведена схема полюсного намагничивания постоянным магнитом, а в схеме б – электромагнитом, причем, в обоих случаях магнитный поток Ф направлен вдоль оси изделия и перпендикулярно дефекту. Эти схемы применяются для изделий больших габаритов – при

контроле дефектов в балках, решетчатых конструкциях, в сварных соединениях.

Для обнаружения дефектов в валах, осях, болтах и др. применяют схему намагничивания как на рис.

Циркулярное намагничивание получило свое название от формы линий магнитной индукции, имеющей вид колец вокруг направления тока. Здесь также имеется ряд разновидностей:

- пропускание тока по самой детали;

- пропускание тока по центральному проводнику, который продевают через отверстие в детали;

Необходимость применения циркуляционных схем диктуется продольным расположением дефекта, и надо, чтобы линии магнитного потока были ему перпендикулярны. Комбинированное намагничивание осуществляется двумя или несколькими полями, имеющими различную ориентацию в пространстве.

Преобразователи

Преобразователи, рассматриваемые в данном подразделе, служат для преобразования параметров магнитного поля в электрический сигнал или в сигнал промежуточного вида.

Наибольшее применение находят следующие преобразователи:

- индукционные;

- феррозондовые;

- гальваномагнитные (датчики Холла, магниторезисторы и др.);

- магнитные порошки.

Индукционные преобразователи представляют собой катушку, которая должна двигаться относительно намагниченного участка детали. В зависимости от расположения вектора напряженности магнитного поля катушки могут иметь расположение вдоль оси детали или перпендикулярно ей.

Часто применяются преобразователи в виде магнитной головки. При движении головки относительно намагниченной поверхности в ней наводится ЭДС, при этом она отличается для нормального и дефектного участков.

Преобразователи на основе эффекта Холла действуют по следующему принципу (рис. 8.12).

В полупроводниках (германии, арсениде галлия, кремнии) эффект проявляется если пластину из металла или полупроводника поместить в магнитное поле с напряженностью Н и по ней пропустить электрический ток I, то на противоположных гранях А и В появится ЭДС. В полупроводниках (германии, арсениде галлия, кремнии) эффект проявляется наиболее силь-

но.

Магниторезисторы основаны на действии эффекта Гаусса, суть которого заключается в изменении сопротивления полупроводника с электрическим током при внесении его в магнитное поле. Одними из наиболее чувствительных преобразователей являются

феррозонды. Феррозонд (рис. 13) имеет два сердечника К1 и К2, на которых намотаны по две катушки. Одна из катушек каждого сердечника (возбуждающая) питается от переменного тока, другая является измерительной.

Поскольку возбуждающие катушки включены навстречу друг другу, то при отсутствии внешнего магнитного поля ЭДС индукции катушек компенсируют друг друга, и на выходе – нулевой сигнал. При действии внешнего магнитного поля Н0 равновесие нарушается и по изменению выходного сигнала судят о дефекте.

Магнитопорошковый метод индикации дефекта

При проведении магнитопорошкового контроля выполняют следующие операции: подготовка поверхности; намагничивание поверхности; нанесение магнитного индикатора; оценка результатов контроля; отметка дефектного места; размагничивание объекта.

При нанесении порошка (или суспензии с порошком) на поверхность частицы порошка наиболее интенсивно располагаются в районе дефекта, принимая его очертания.

Контроль проникающими веществами

Капиллярный метод неразрушающего контроля основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных и сквозных несплошностей и регистрации образующихся индикаторных следов визуально или инструментальным способом.

Применение капиллярного метода регламентируется ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы». В зависимости от способа получения первичной информации различают методы яркостной (Я), цветной (Ц), люминисцентной (Л) и люми-нисцентно-цветной (ЛЦ) дефектоскопии.

Процесс капиллярного контроля состоит в следующем:

1. операция. Очистка поверхности изделия 1 и области дефекта 2 от загрязнения и обезжиривание.

2. операция. Пропитка дефектов индикаторной жидкостью (пенетрантом).

3. операция. Удаление с поверхности избытка пенетранта.

4. операция. Нанесение на поверхность специальных порошков – проявителей. Пенетрант в дефекте пропитывает проявитель и образует следы на поверхности. В зависимости от свойств пенетранта след или имеет светлый тон на темной поверхности, или темный фон на светлой поверхности, или яркую окраску, или светится при ультрафиолетовом облучении. Полученный след анализируют визуально или фиксируют оптическим методом (фотографирование, съемка на видеокамеру и др.). После дефектоскопии поверхность очищают.

Капиллярным методом контролируют изделия из металлов (в основном, неферромагнитных), неметаллических материалов и композитные изделия любой конфигурации. Контроль капиллярным методом проводят до ультразвукового или магнитопорошкового метода. Им обнаруживают только выходящие на поверхность дефекты.

Широкое применение капиллярный метод находит в энергетике, авиации, химической промышленности, ракетной технике, судостроении. Им контролируют основной металл и сварные соединения в деталях из нержавеющей стали, алюминия, титана, магния и других цветных металлов.

Вихретоковые методы контроля

С помощью вихретокового метода контроля (ВТМ) решают следующие задачи контроля:

- дефектоскопия (обнаруживают дефекты типа несплошностей, выходящих на поверхность или залегающих на небольшой глубине (в электропроводящих листах, прутках, трубах, проволоке, рельсах и т.д.). При благоприятных условиях контроля и малом влиянии мешающих факторов удается выявить трещины глубиной 0,1 – 0,2 мм, протяженностью 1 – 2 мм.

- контроль геометрических параметров (измерение диаметра проволоки, прутков и труб, толщины металлических листов и стенок труб, толщины покрытий);

- структуроскопия материалов и изделий (контроль химического состава, твердости, электропроводности, внутренних напряжений в металле, качества термической и химико-термической обработки, состояния поверхностных слоев после механической обработки (шлифование), сортировки металлических материалов и графитов по маркам).

Вихретоковые методы основаны на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля.

Возбуждение вихревых токов в изделии осуществляется с помощью обмотки, по которой пропускается электрический ток. Эта обмотка называется возбуждающей. Затем осуществляется преобразование электромагнитного поля вихревых токов в электрические сигналы с помощью другой катушки, называемой измерительной. Возбуждающая и измеряющая катушки представляют собой вихретоковый преобразователь. Сигнал, формируемый измерительной обмоткой, является многопараметровым, что определяет достоинства и недостатки метода. С одной стороны, - это возможность контроля многих параметров, а с другой - при контроле одного из параметров влияние остальных на сигнал преобразователя становится мешающим, поэтому необходима отстройка от

влияния мешающих факторов.

Особенности ВТМ: бесконтактность; на сигналы преобразователя не влияют влажность, загрязненность среды; простота конструкции; могут работать в агрессивных средах.

Рис. 16

На рисунке 8.16 обозначено: 1 – объект контроля; 2 – возбуждающая обмотка; 3 – измерительная обмотка. Для создания однородного магнитного поля длина возбуждающей обмотки LB должна быть в 3-4 раза длиннее измерительной обмотки LИ.

Недостатком метода является то, что контролю могут подвергаться только электропроводные объекты: металлы, сплавы, графит и др., и контролируется только тонкий поверхностный слой.

Вихретоковые преобразователи делят на проходные, накладные, экранные и комбинированные.

Однородное магнитное поле можно получить, если возбуждающие катушки расположить симметрично относительно измерительной и на расчетном расстоянии d.

Варианты накладных преобразователей изображены на схеме

(см. рис. 8.17).

Рис. 8.17

На схеме обозначены: 1 – сердечник; 2 – обмотка возбуждения; 3 – измерительная обмотка; 4 – объект контроля. Благодаря сердечнику несколько повышается чувствительность преобразователя.

В экранных преобразователях возбуждающая и измерительная катушки располагаются по разные стороны от объекта. Такую схему применяют, например, для контроля листовых материалов. Вихретоковый метод применяется также для оценивания химсостава электропроводящих материалов, для сортировки полуфабрикатов по маркам сталей, по твердости, для оценки качества термообработки.

Оптические методы контроля

Эти методы получили широкое применение для наружного контроля. Применение инструментов типа луп, микроскопов, эндоскопов для осмотра внутренних полостей изделий, проекционных устройств, лазеров, оптической голографии расширяет возможности оптического метода.

Сравнение методов неразрушающего контроля

Сравнение методов неразрушающего контроля приведено в [7] как оценка по пятибалльной системе выявляемости дефектов типа нарушения сплошности. Результаты сведены в табл. 8.1

Таблица 8.1

Оценка выявляемости нарушений сплошности

Виды неразрушающего

контроля

Объекты контроля

радиационный

акустический

вихретоковый

магнитный

капиллярный

Неферромагнитные материалы:

- проволока 1-14 мм;

- трубы;

- сортовой прокат;

- отливки

4

5

Ферромагнитные материалы:

- прутки;

- сортовой прокат;

- отливки

Диэлектрики:

- резина;

- керамика;

- стекло

Вопросы для самопроверки

1. Назовите наиболее часто применяемые методы НК.

2. Виды технологического контроля на предприятиях.

3. Методы радиационного контроля.

4. Чем радиография отличается от радиоскопии?

5. Назовите две группы методов акустического контроля.

6. Чем отличается теневой и временно-теневой методы акустического НК?

7. Области применения магнитного метода НК.

8. Приведите для сравнения две схемы: полюсного и циркулярного намагничивания.

9. Области применения метода НК проникающими веществами.

10. Этапы контроля несплошностей проникающими веществами.

11. Области применения вихретокового метода НК.

12.Приведите схему проходного вихретокового преобразователя.

Испытание – это экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик или свойств продукции, как результата заданного на неё воздействия в процессе функционирования различных внешних факторов.

Цель испытаний – определение объективной оценки качества изделия на каждом этапе жизненного цикла продукции.

Испытания делятся:

1) по уровню (государственные, межведомственные, ведомственные);

2) по цели (исследовательские, оценочные, контрольные, квалификационные);

3) по условиям и месту проведения (стендовые (лабораторные), полигонные (натурные));

4) по точности оценки рез-та испытаний (определительные (количественные), сравнительные (лучше, хуже));

5) по степени воздействия испытания на изделие (неразрушающие, разрушающие);

6) по продолжительности воздействия (обычные, ускоренные);

7) по виду воздействия (климатические, механические, акустические, радиационные, гидравлические, биологические и др.).

Государственные испытания проводятся с целью обеспечения интересов потребителей и государства. Полнота, точность, объективность ГИ удостоверяют на государственном уровне, чаще всего государственным испытаниям подвергается продукция оборонного назначения.

Цели ГИ:

1) установление соответствия изделия требованиям заказчика;

2) объективная оценка технико-экономических, метрологических и эксплуатационных параметров;

3) определение целесообразности и возможности производства изделия в стране;

4) проверка обеспеченностью научно-технической документацией по поверки, средствами поверки и возможностями ремонта, правильность выбора;

5) проверка соответствия выпускаемых и ввозимых изделий требованиям НТД.

Этапы работы по ГИ:

1) планирование работ по ГИ;

2) метрологическая экспертиза ТЗ;

3) составление, рассмотрение, согласование и утверждение программы испытания;

4) разработка и согласовании НТД по поверке;

5) организация проведения ГИ;

6) рассмотрения результатов материалов по ГИ;

7) оценка уровня метрологической обеспеченности серийного производства;

8) оценка целесообразности ввоза аналогичных изделий из-за границы;

9) оценка надежности изделия;

10) анализ результатов ГИ.

Жизненный цикл изделия

ГИ делятся на:

- приемочные испытания проводятся на этапе разработки изделия. На испытания предъявляются опытные образцы (2-3) или опытная партия приборов в комплекте с конструкторской документацией. Так же определяется целесообразность серийного производства и определяется серийный завод изготовитель. Результаты ГИ утверждаются актом, подписанным членами государственной комиссии. Результат утверждается заказчиком.

- квалификационные испытания – проводятся на испытании одной промышленной партии, с целью оценки готовности производства приборов в промышленных масштабах.

- контрольные испытания проводятся с целью оценки качества серийной продукции и установления соответствия с опытными образцами, для установления уровня метрологического обеспечения предприятия изготовителя.

Классификация воздействий на изделие:

1) механические: статические (изгиб, кручение, растяжение, сжатие…), динамические (удар, вибрации, ускорения, акустический шум));

2) климатические (температура, влажность, давление, наличие примесей в воздухе, ветер);

3) биологические (грибковые образования, воздействие термитов, грызунов);

4) специальные среды (газы, кислоты, щелочи);

5) ионизирующие и электромагнитные воздействия (протонное, нейтронное воздействие, электромагнитное излучение);

Механические воздействия представляют собой статические, вибрационные и ударные нагрузки. При проведении испытания изделие проверяется на механическую прочность и устойчивость. Механическая прочность – это способность изделия выполнять свои функции после механического воздействия. Механическая устойчивость - это способность изделия выполнять свои функции во время механического воздействия.

Климатические. Температурные испытания проводятся при стандартных температурах и при периодическом изменении температуры. Влажность (наиболее опасное воздействие) ускоряет коррозию металлов, изменяет диэлектрические свойства изолирующих материалов, вызывает электролиз в изделии (<30% - относительно сухо; 30-40% - сухо; 40-50% - нормально; 50-70% - почти нормально; до 80% влажно; до 100% - очень влажно).

Методы и средства вибрационных испытаний, ударные испытания. Средства создания вибровоздействий.

Механические испытания проводят с целью определения возможных повреждений изделий в процессе транспортировки, перемещений и в процессе эксплуатации. В процессе транспортировки возможны: механические повреждения (вмятины, сколы), обрыв проводов, нарушение контакта, изменение настроек, изменении емкости конденсатора, отрыв элементов от печатных плат.

Среди механических испытаний особое место занимает испытание на ударные воздействия. Для проведения испытаний используют: стенды (для имитации тряски, удара, вибртряски), машины (растяжение, кручение, сжатие), аппараты (для электрической прочности), приборы (для определения твердости), ветроустановки и т.д.

Виброустановки.

Г ИС – генератор испытательных сигналов (любой генератор); ВВК – вибровозбудитель колебаний (вибродвигатель, гидропульсатор); ОИ – объект испытаний; ДВ – датчик вибрации (емкостные, резистивные, датчики перемещения); УС – усилитель (операционный усилитель).

В ВК.

Например, электромагнитный

1 – объект испытаний; 2 – платформа, на которой крепится 1; 3 – электромагнит (магнитопровод и катушка); 4- ГИС.

При протекании переменного тока через провод в магнитопроводе и платформе возникает переменное магнитное поле, которое приводит к возникновению электромагнитных сил притяжения и отталкивания. При этом платформа 2 начинает совершать колебательные движения в вертикальной плоскости вместе с объектом испытаний, механически закрепленным на ней. Изменяя амплитуду и частоту сигнала на ГИС можно создавать вибровоздействия в широком диапазоне частот.

Механический вибровозбудитель

1 - объект испытаний; 2 – платформа, на которой крепится 1; 3 – эксцентрик (диск); 4 – шатун, который при вращении преобразует вращательное движение в поступательное в вертикальной плоскости.

С помощью рассмотренных возбудителей создаются вибродействия в одной плоскости (либо в горизонтальной, либо в вертикальной). Такие вибровоздействия называются однокомпонентными, однако при транспортировки изделий, они подвергаются одновременно воздействию в нескольких направлениях . Для создания таких вибровоздействий применяют многокомпонентные виброустановки.

1 – объект исследования; 2 – платформа; 3 – вибровозбудители; 4 – тяга (для передачи вибровозбуждений).

Ударные испытания

Предназначены для кратковременного силового воздействия на объект (для воздействия, меняющего ускорение от 0 до g).

Различают установки: 1 – с начальной скоростью платформы перед ударом (разгон/торможение, свободное падение, с применением деформируемых и упругих прокладок), 2 – без начальной скорости.

Основное назначение ударных установок.

Воспроизведение в цеховых и лабораторных условиях ударного давления, которому изделие подвергается во время транспортировки.

Основные требования:

- широкий диапазон воспроизводимого ускорения;

- малое влияние массы объекта испытаний на воспроизведения ударного воздействия;

- соответствие формы воспроизведения ударного воздействия;

- стабильность параметров;

- малое время подготовки.

1 – платформа; 2 - объект испытаний; 3 – груз с заданной высотой и приобретаемым ускорением; 4 – трос; 5 – ролик; 6 – накопительный барабан.

Климатические испытания. Средства моделирования климатических воздействий

Климатические испытания проводятся с целью определения воздействия на объект испытания атмосферных факторов в процессе эксплуатации.

Установки для климатических испытаний:

- термобарокамеры и их параметры:

1 рабочий объем камеры; 2 полезный объем камеры; 3 Диапазон значений воспроизводимых параметров; 4 Давление от 700 мм. рт. ст. до 800 мм. рт. ст. 5 влажность от 30 % до 90%; 6 Точность воспроизведения и поддержание климатических параметров; 7 время выхода на испытательный режим.

испытание – это экспериментальное определение количественных и(или) качественных хар-к или свойств продукции, как результата заданного на него воздействия в процессе функционирования различных внешних факторов.

Цель испытаний – определение объективной оценки качества изделия на каждом жизненном цикле продукции.

58