2.Фізичні основи, конструкція і область застосування електроємнісного методу контролю.
Електроємнісний метод контролю (ЕЄМК) передбачає введення об’єкта контролю або його досліджуваної ділянки в електростатичне поле і визначення потрібних характеристик матеріалу по викликаній ними зворотній реакції на джерело цього поля. В якості джерела поля використовують електричний конденсатор, який є одночасно також і первинним електроємнісним перетворювачем так як здійснює перетворення фізичних і геометричних характеристик об’єкта контролю в електричний параметр. Зворотна реакція електроємнісного перетворювача проявляється як зміна його інтегральних параметрів.
Інформативність ЕЄМК визначається залежністю первинних інформативних параметрів електроємнісного перетворювача від характеристик ОК і від геометричних розмірів об’єкта. До найбільш інформативних геометричних параметрів відносять товщину пластин, оболонок і діелектричних покрить на провідній і непровідній основі, поздовжні розміри. (рис. 11.1). На цьому рисунку сильні кореляційні зв’язки між контрольованими і інформативними параметрами вказані суцільними лініями, а слабкі – пунктирними.
Рисунок 11.1 - Схема впливу характеристик об’єкта контролю на електричні параметри електроємнісного перетворювача.
Необхідно вказати, що інформативні параметри електроємнісного перетворювача залежать також від його конструкції та електричних характеристик середовища, в якому знаходиться ОК. Як видно з рис. 11.1, в якості інформативного параметра використовують ємність електроємнісного перетворювача та тангенс кута втрат.
По призначенню електроємнісні методи контролю можуть бути класифіковані на три групи: вимірювання параметрів складу та структури матеріалу, визначення геометричних розмірів об’єкту контролю, контроль вологості.
Використання ЕЄМК характеризується такими особливостями:
інформація, яку отримуємо від об’єкта контролю, багатопараметричною, що з однієї сторони добре, бо надає багатогранну характеристику ОК, а з другої – погано, бо створює додаткові затрудення для необхідності розділення впливу контрольованих параметрів;
забезпечує можливість проведення безконтактних вимірювань в динамічному режимі, що важливо при автоматизації процесу контролю;
ЕЄМК дозволяє отримати інформацію як про середні значення контрольованих параметрів у відносно великих об’ємах матеріалу, так і про значення параметрів в окремих точках шляхом локалізації поля на окремих ділянках чи певній глибині досліджуваного матеріалу.
3.Основні типи п’єзоперетворювачів для уз апаратури.
Перетворювачі для приладів неруйнівного контролю класифікують за рядом ознак:
1.За способом акустичного контакту твердотілої частини ПЕП (протектора, призми) з контрольованим об’єктом (ОК):
а) контактні ПЕП, які притикаються до поверхні виробу, попередньо змащеної рідиною (маслом, гліцерином); в деяких випадках шар рідини змінюють еластичним матеріалом (еластичним протектором);
б) імерсійні ПЕП, між поверхнею яких і виробом є товстий шар рідини (товщина шару >>довжини хвилі λ); при цьому виріб цілком або частково занурюють в імерсійну ванну, використовують струмінь води;
в) контактно-імерсійні ПЕП, які мають локальну імерсійну ванну з еластичною мембраною, що контактує з виробом безпосередньо або через тонкий шар рідини;
г) щілинні (меніскові) ПЕП, між поверхнею яких і виробом утворюється щілина порядку довжини хвилі УЗ; рідина в цій щілині утримується силами поверхневого натягу;
д) ПЕП з сухим точковим контактом, що мають кулеподібну поверхню, що щільно прилягає до ОК. Площа стику – 0,01÷0,5 мм2;
е) безконтакті ПЕП, що збуджують акустичні коливання у виробі через шар повітря (повітряно-акустичний зв’язок) з допомогою електромагнітно-акустичних і оптико-теплових ефектів; чутливість цих ПЕП в десятки тисяч разів нижча за чутливість других ПЕП, тому вони рідко застосовуються.
2. За способом з’єднання ПЕП з електричною схемою приладу розрізняють:
а) суміщені ПЕП, що з'єднуються одночасно з генератором і підсилювачем пристрою і служать як для приймання, так5 і випромінювання УЗ коливань;
б) розділені ПЕП, приймач яких з’єднується з підсилювачем, а випромінювач -- з генератором пристрою;
в) роздільно-суміщені ПЕП, приймач і випромінювач яких зв’язані між собою конструктивно, але розділені акустичним і електричним екранами.
3. За напрямком акустичної осі ПЕП бувають:
а) прямі;
б) нахилені.
4. За формою акустичного поля:
а) плоскі ПЕП з п’єзопластиною плоскої форми, у яких форма поля залежить від форми електродів, поляризації п’єзопластини, тощо;
б) фокусуючий ПЕП, що забезпечують звуження акустичного поля в деякій області ОК;
в) широко напрямлені ПЕП, що випромінюють промені, що розходяться;
г) фазові решітки (мозаїкові) ПЕП, що являють собою ПЕП плоского типу, що складаються з ряду окремо керованих елементів, подаючи різні за фазою і амплітудою сигналів на ці елементи, можна змінювати і напрям випромінювання (тобто кут вводу), досягаючи фокусування або роз фокусування, забирати бокові пелюстки на діаграмі направленості.
5. За шириною смуги робочих частот:
а) вузькосмугові ПЕП – ширина пропускання менша однієї октави;
б) широкосмугові ПЕП -- ширина пропускання більша однієї октави.
Для відображення описаних ознак застосовують буквенно-цифрові позначення ПЕП.