3. Схеми прозвучування таврових з‘єднань і їх особливості

Для контролю таврових з‘єднань застосовуються схеми:

Схема I виявляє всі види внутрішніх дефектів в кутових швах при мінімальному рівні хибних сигналів.

Контроль ведеться нахиленим ПЕП з кутом 55º.

4. 

Схема ІІ виявляє всі пори, шлакові включення, несплави і тріщини, орієнтовані перпендикулярно до УЗ-променів. Схема вимагає орієнтування ПЕП відносно з‘єднання і хибний сигнал тут більший за корисний. Також неможливо виявити непровар в корені шва.

5. 

Схема ІІІ якраз дозволяє виявити такий серйозний дефект, тому що він доступний лише з полички з зовнішньої сторони. Роздільно-суміщені перетворювачі по цій схемі застосовуються для тонких поличок, а прямі – для товщих, 40мм і більше.

Схема ІІ і ІІІ застосовується тоді, коли неможливо застосувати схему І через обмежений доступ.

4. Тепловізійна апаратура. Будова, принцип дії та характеристики.

В тепловізійній апаратурі видиме зображення висвічується на екрані ЕПТ поелементно, тобто кадр зображення формується, як в телебаченні, шляхом переміщення променя по горизонталі і вертикалі.Одержання поелементної розгортки забезпечує оптико-механічне сканування. В результаті на виході перетворювача формується відеосигнал, подібний телевізійному. Оскільки спектральний склад частини випромінювання, яке викликає сигнал на виході перетворювача, визначається областю пропускання оптичної системи і спектральною характеристикою перетворювача, тепловізійна аппаратура має ширшу область спектральної чутливості чим та, яка побудована на базі ЕОП. Проміжне становище займає аппаратура, в якій використовується ІЧ-відикони і пірикони, які не потребують механічних скануючих систем.

Типовим тепловізором, який застовується для НК, являється тепловізор з механічним скануванням(рис 2.25).

Рисунок 2.25 – Функціональна схема тепловізора.

Оптико- механічні тепловізори мають добру температурну чутливість, просторову роздільну здатність, контрастність зображення.

Теплове випромінювання від ОК проходить через фільтр Ф, який затримує видиме світло і пропускає ІЧВ на дзеркально лінзовий об`єктив. Дзеркало 1 збирає випромінювання і направляє пучок ІЧВ на плоске дзеркало 2, яке коливається, забезпечуючи сканування по вертикалі і одержання кадру зображення. Коливання дзеркала 2 з частотою 16 Гц проводиться з допомогою двигуна ДК. Відбите від дзеркала 2 випромінювання попадає на одну з 4-ох граней дзеркальної призми Дз 3, яка обертається двигуном ДР відносно вертикальної осі швидкістю 400 об/с. Дзеркальна призма Дз 3 (4-х-гранна) забезпечує сканування по горизонталі, при чому за ? оберта здійснюється цикл обзору в рядку, тому частота розгортки становить 1600 Гц. Дальше ІЧВ збирається лінзовим об`єктивом Л1 і Л2 на охолоджуваний перетворювач П.

Для зміни напрямку ходу променів встановлено Дз4, завдяки якому випромінювання направляється знизу в верх на перетворювач П, охолоджуваний в холодильнику Х у вигляді посудини Дьюара рідким азотом. Перетворювач П підєднаний до балансно-підсилювального блоку БПБ, з допомогою якого відбувається настройка тепловізора по температурному діапазону і по чутливості до температури. Крім того балансно-підсилюючий блок БПБ проводить попереднє підсилення сигналу, що знижує вплив електромагнітних перешкод.

Основне підсилення сигналу, який несе інформацію про розподіл густини теплового потоку від ОК, здійснюється лінійним підсилювачем ЛП, вихідні сигнали з якого поступають на суматор СУМ 1. На другий вхід суматора СУМ1 подається серія теплоподібних імпульсів від блока формування шкали температур БШТ, які дозволяють одержати, наприклад, в нижній частині растру, смугу, яскравість свічення якої відповідає лінійній зміні температури. Крім того для одержання складних синтезованих зображень на суматор можуть подаватись сигнали з інших блоків і пристроїв. Таким чином суматор СУМ.1 формує відеосигнал, який забезпечує одержання основого зображення з яскравісною відміткою, де найбільша густина потоку випромінювання відповідає найяскравішому свіченню екрану ЕПТ (позитивне зображення). Результуючий сигнал, який заповнює весь час кадру з виходу суматора Сум.1 поступає на блок формування ізотерм БФУ і на суматор Сум.2 (полож 1. Перемикача кл ).

При аналізі негативного (оберненого) зображення сигнал з виходу суматора Сум.1 передається суматору Сум2 через інвертор Ін (полож.2), який змінює знак вихідного сигналу суматора Сум.1 на протилежний.

Блок формування ізотерм одержує від суматора 1 сигнал, який несе інформацію про розподіл температур (потоку теплоти), і при досягненні заданої температури створює імпульс, який викликає яскраве свічення екрану в точці і в момент часу, який відповідає цьому значенню. Вихідна напруга з блоку БФІзот. поступає на модулятор, збільшує струм трубки, що приводить до висвічування ліній постійної температури (потоку теплоти) ізотерми, як на зображенню, так і на ділянці екрану, яку займає смуга шкали температур. Всі сигнали, які повинні змінювати яскравість свічення екрану, поступають на суматор Сум.2, а з його виходу результуюча напруга підводиться до підсилювача потужності ПП з виходу якого подається струм на модулятор ЕПТ, змінюючи яскравість.

Блок формування шкали температур БШТ генерує кілька наростаючих імпульсів, які мають період і тривалість рядкової розгортки, а закон їх наростання вибраний так, щоб відповідати лінійній зміні температур,. Завдяки роботі блока БШТ по яскравості свічення екрану можна проводити порівняння температури ділянки ОК з опорними значеннями шкали температур. Формування напруг для переміщення променя на екрані ЕПТ проводить генератор рядкової розгортки ГР. Синхронізація генераторів кадрової і рядкової розгорток здійснюється від формувачів запускаючих імпульсів кадрової (ФК) і рядкової (ФР) розгорток відповідно, які звязані з відповідними двигунами сканування.

Для розширення можливостей тепловізора до нього часто підєднують кольоровий монітор і блоки видачі сигналів для їх цифрової обробки (блоки узгодження з зовнішніми пристроями (блоки обробкичи індикації інформації, вимірювальний чи відеомагнітофон, мікропроцесор чи мініЕОМ і ін.).

Тепловізори, які здійснюють кольорову індикацію зображення, мають додаткові блоки амплітудної дискримінації, які створюють три сигнали, які керують яскравість свічення синього, зеленого і червоного променів, а зображння в цьому випадку здійснюються на кольровий монітор (кінескоп). Відповідність між рівнем сигналу і кольору встановлюється по-різному, наприклад, у вигляді плавної зміни кольору :яскравість червоного наростає при збільшенні сигналу, синього падає, зеленого спочатку падає, а потім наростає, чи шляхом встановлення оператором для дисркетних рівнів кольрових ізотерм, яким відповідає вибраний колір.

Тепловізори в найпростішому варіанті мають два крупні конструктивні блоки:

1. блок сканування, де розміщені елементи оптичної системи, пристрої сканування, перетворювач, балансно-підсилюючий блок, пристрої для створення запускаючих імпульсів розгортки;

2) електронно-осцилографічний блок, в якому містяться основні електронні блоки, блоки живлення і ЕПТ. Даний блок часто суміщають з мікропроцесорною системою чи з мініЕОМ. Блок сканування розміщується на механізмі установки у вигляді стійки чи триноги з пристроями для повороту і нахилу, щоб направити його на ОК, і часто робиться переносним.

Тепловізор, звичайно, комплектується різними пристроями, які збільшують його можливості і створюють додаткові зручності. Основні з них: обєктиви з різними кутами огляду і спектральними характеристиками, світлофільтри, пересувні дзеркала, набір для фотографування, блоки для виділення рядка (одержання температурного профілю) та різних видів зображень, додаткові чорно-білі та кольорові індикатори, магнітофон, блоки цифрової обробки та індикації, модель АЧТ, комплект для заправки холодильника рідким азотом і ін.

Крім одержання видимого зображення теплового поля тепловізор дає можливість визначити температуру в заданому напрямі в просторі. Найпростішим способом є порівняння яскравості свічення екрану в контрольованому місці із свіченням шкали температур, і за полженням точки рівної яскравості на шкалі знаходиться температура.

Надійніше визначається температура за допомогою ізотерми. В цьому випадку шляхом регулювання ізотерма розміщується в контрольвану точку на екрані і по встановленому рівню і чутливості розраховується ізотермічна температура, а потім за градуювальними кривими визначається істинна температура.

Температура може бути визначена також шляхом порівняння з випромінюванням АЧТ, для чого вона розміщується в поле зору тепловізора і потрібно домогтись однакової яскравості свічення АЧТ і контрольованої точки.

У всіх випадках температура визначається вірно тільки для ОК, близьких за властивостями до АЧТ, інакше необхідно ввести корективи по відповідних методиках.

Крім вказаних способів, які мають приблизний характер (так як результат в значній мірі залежить від оператора) можливе більш об`єктивне вимірювання температури тепловізором, наприклад, шляхом аналізу розподілу випромінювання в рядку, або обробки результатів за допомогою ЕОМ.

Рисунок 2.26 – Блок управління.

Зображення, яке одержується тепловізором, може бути зафіксоване і оброблене за допомогою засобів вичислювальної техніки. Від тепловізора до блока управління БУ підводиться відеосигнал зображення та імпульси синхронізації. Блок управління організує роботу всієї системи обробки інформації, яка задається з пульта управління ПУ. Відеосигнал тепловізора перетворюється АЦП в цифрову форму; за допомогою інтерфейса І, який зв`язує АЦП з загальною шиною, після чого цифрові сигнали поступають в память (ПЗУ) і в мікропроцесор МП чи в мініЕОМ, які містять набір програм аналізу і відтворення зображення. Сформовані зображення і інша одержана інформація відображаються на відео-контрольних пристроях ВКП1 і ВКП2 (дисплеях).

Типовими варіантами обробки найпростішого чорно-білого зображення є: одержання кольорових зображень з різкими функціональними переходами кольорів, зміна маштабу, виділення найцікавіших фрагментів, поворот чи геометричне перетворення зображення, побудова псевдооб`ємних зображень, синтез декількох зображень на одному екрані та їх порівняння (віднімання, додавання). Особливо суттєвим для ТНК є те, що з допомогою обчислювальної техніки можна врахувати вплив коевіцієнта теплового випромінювання та нелінійну залежність тепловог потоку від температури, причому цифрова форма представлення інформації дозволяє врахувати зміну цих величин в полі зору тепловізора. Математичне забезпечення, яке міститься в ПЗУ чи ЕОМ, задане з пульта оператором чи в автоматичному режимі, дає можливість знаходити характерні значення температур (такі, як найбільше, найменше, середнє значення, перепад між ними, середнє відхилення) і зони ділянок із заданими температурами, а також обчислити їхні основні показники (площу, периметр, геометричний центр, показник форми і ін.). Застосування ЕОМ чи мікропроцесора дозволяє легко вести статистичну обробку результатів НК а іноді і оперативно видавати рекомендації в виробництво.

Можна одержати на екрані тепловізора негативне зображення з ізотермами які збережуть воє положення, але яскравість свічення екрану стане зворотньою, тобто чим більша температура, тим менша яскравість екрану. Високі температури відрізнятимуться відсутністю свічення, а низькі- яскравим свіченням.застосування позитивного чи нагативного зображення визначається конкретними умовами неруйнівного контролю і в першу чергу структурою теплограми (термограми) виробу.той чи інший вид зображення доцільно використовувати при необхідності виявлення чи аналізу в аномально холодних чи гарячих місцях, особливо коли область таких температур невелика за розмірами.

На тепловізійному зображенні можна усунути всі градації, залишити тільки одні ізотерми, що дозволяє одержати значно чіткіше її зображення графічне. Застосування цього режиму доцільне при проведенні масового контролю при необхідності оцінювати форму чи розміри якої-небудь частини ОК за розподілом температур.

Описані види тепловізійного зображення являються основними і одержуються шляхом відповідних переключень на передній панелі електронно-осцилографічного блоку. Крім основних видів зображення за допомогою додаткових блоків можна одержати і інші види зображення: а) кольорове з різною кількістю градацій (до 10-12) і відповідно з таким числом ізотерм; б) з керуванням температури за різними законами; г) при необхідності з модуляцією їх за яскравістю; д) цифрові-дискретні зображення на дисплеях; е) з нанесенням необхідних числових значень; є) одиничні профілі температур; ж) синтезовані у вигляді декількох зображень різного типу на одному екрані.

Рисунок 2.27 – Приклад ТНК листового виробу.

Слід відмітити, що вивчення одиничних ОК краще починати з аналізу чорно-білого зображення, оскільки воно являється первинним і при правильному виборі режиму роботи несе найбільший об`єм інформації, яка іноді може бути втрачена при переході до кольорового зображення, особливо у вигляді кольорових ізотерм. В звязку з цим важлива роль оператора, який вибирає умови і режим ТНК.

Кольорове зображення доцільно застосовувати при НК серійної продукції, де воно забезпечує швидкість і наглядність контролю, а значні відхилення ОК один від одного відсутні.

Мікротермовізор являється спеціальним типом тепловізора, який розширює можливості ТНК на область малогабаритних і мікромініатюрних виробів. Основною відміннністю являється лінзовий об`єктив такого ж типу, як в мікроскопів, які забезпечують одержання достатньо великого (необхідного для сканування) теплового зображення. Всі інші елементи мікротепловізора і принципом його дії співпадають з описаними для тепловізорів. В відповідності з призначенням мікротепловізора його скануюча частина дещо конструктивно перероблена відповідно для контролю малогабаритних виробів.

5.Розрахувати і побудувати АФХ, АЧХ і ФЧХ по такій структурній схемі системи обробки сигналів і передавальних функціях кожної ланки: аперіодична ланка -го порядку, яка охоплена від’ємним зворотнім зв’язком

W₁(p)= ; W₂(p) = 1.

№21