2. Вихрострумовий дефектоскоп вд-26н.

3. Організація ультразвукового контролю і його обгрунтування.

Розробка методики дефектоскопії або проектування установки для автоматичного контролю починається з вибору схеми контролю: методу контролю; типу хвиль; поверхні, через яку вводиться УЗК; кута вводу. Для металів в основному застосовують луно-тіньовий і дзеркально-тіньовий метод, виходячи з доступу до ОК, форми ОК, наявності мертвої зони.

Тип УЗК вибирають наступним чином. Повздовжніми і поперечними хвилями контролюють вироби значної товщини (в декілька раз більшою за довжину хвилі). Хвилі в пластмасах застосовують для контролю листів, оболонок, труб з товщиною стінки, співрозмірною з довжиною хвилі. Хвилями в стержнях провіряють прутки і дроти, діаметр яких співрозмірний з довжиною хвилі. Поверхневими хвилями виявляють дефекти на поверхні ОК. Для виявлення підповерхневих дефектів застосовують повздовжні підповерхневі хвилі.

Напрям УЗК повинен бути таким, щоб забезпечувалося надійне виявлення найбільш небезпечних дефектів. Відповідальні об’єкти контролюють двічі.

Поверхня, через яку вводять УЗК, повинна бути відносні рівною, не мати виступів і виїмок, що заважають переміщенню ПЕП.

Якість поверхні повинна забезпечувати досить високу стабільність акустичного контакту між ПЕП і ОК, щоб зміна чутливості не перевищувала 4 дБ.

При настройці апаратури частоту УЗК вибирають більш високою з урахуванням затухання УЗ в матеріалі. Тому з метою досягнення максимальної чутливості зі збільшенням товщини ОК і підвищенням затухання УЗ частоту знижують.

Чутливість УЗ-дефектоскопів вибирають вищою від максимального значення.

Швидкість і затримку розгортки дефектоскопа регулюють таким чином, щоб лінія розгортки відповідала шляху УЗК в ОК. Вироби великої товщини іноді контролюють по шарах, тобто виріб розбивають по товщині на декілька зон, які провіряють послідовно при відповідному регулюванні системи розгортки і чутливості.

4 Основні пристрої для формування і обробки надвисокочастотних радіосигналів і електромагнітних полів. Індикатори та перетворювачі радіохвильового випромінювання.

До таких пристроїв відносяться, випромінюючі і приймальні пристрої атенюатори, вентилі, фазоповертачі, направлені розгалужувачі, детекторні секції, трійники, резонатори, узгоджені навантаження, відрізки хвилепроводів спеціальної форми, вимірювальні лінії і хвильоміри. Більшість цих НВЧ – пристроїв побудовані на основі хвилепроводів , що характерно для 3-см і 8-см діапазонів НВЧ.

Антени – застосовуються в РХНК у різному вигляді : а) і б)-рупори, в)-відкритий зріз хвилепроводу, г) і д)-щілин, е)-хвилепровід з діелектричною вставкою, що визначається необхідною чутливістю апаратури і особливостями конкретної задачі.

Рисунок 3.6 – Найпоширеніші типи антен НВЧ – діапазону.

Випромінювач і приймач у вигляді рупора дає добре узгодження радіохвильового тракту з середовищем і з ОК, що забезпечує великі амплітуди сигналів, але приводить до погіршення локальності контролю. Застосування щілинного пристрою (д), навпаки, підвищує локальність контролю, якщо ОК знаходиться безпосередньо біля щілини, але при цьому виникають відбиття НВЧ-коливань від вузького зрізу, що знижує чутливість апаратури і приховує корисний сигнал. При віддаленні ОК від антени зона опромінення розширюється конусом, кут розкриття якого обернено пропорційний розміру антени, тобто приблизно дорівнює ширині її діаграми направленості.

Зона, де відбувається вимірювання НВЧ - коливань (у випромінювачів і у приймачів) найчастіше заповнюється діелектричними вставками, які поліпшують роботи цих пристроїв, не пропускають у внутрішній об'єм забруднень. На основі цих антен можуть створюватись складніші, наприклад, з рефлекторами, двоелементні і т. п. Антени - пристрої взаємозворотні, тобто випромінюючі і приймальні можуть помінятися місцями.

Каналізуючі пристрої хвилепроводів чи відрізки коаксіальних ліній з різними поперечними перерізами передають енергію НВЧ - коливань від генератора до антени, чи від приймального пристрою до первинного вимірювального перетворювача. Коаксіальні лінії використовуються при передачі енергії НВЧ на короткі віддалі. Смугові лінії добре підходять для сучасних технологій друкованих плат. Але найчастіше в пристроях РНК використовуються прямокутні хвилепроводи, іноді круглі.В області 8-мм і коротшого діапазону можуть бути використані діелектричні хвилепроводи і пристрої на їх основі.

Хвилепроводи являють собою трубу з провідними стінками, які відділюють ЕМХ від зовнішнього простору. ЕМ поле збуджене в хвилепроводі можна розглядати як суму нескінченної кількості простих полів, які характеризують певний тип ЕМХ, які можуть бути збуджені в хвилепроводі. Окремі прості поля поширюються вздовж хвилепроводу або періодично затухаючи, або у вигляді хвильового процесу.

Можливі в порожніх хвилепроводах типи хвиль діляться на два типи: електричні (типу Е) і магнітні (хвилі типу Н). Хвилі типу Е характерні наявністю аксіальної складової електричного поля Е_z і відсутністю аксіальної складової магнітного попя (Н_z=0). Хвилі типу Н мають аксіальну складову магнітного поля Н_z і відсутня складова електричного поля (Е_z=0). Хвиль типів Е і Н може бути нескінченно багато, відрізняються вони одна від іншої розподілом ЕМП в поперечному перерізі.

Хвилі типу Н(магнітні хвилі вздовж осі Z) мають поперечну складову електричного поля, тому їх ще називають хвилями типу ТЕ.

Аналогічно, хвилі типу Е називаються ще хвилями типу ТМ (поперечні магнітні коливання і повздовжні електричні).

Поперечні електромагнітні хвилі типу ТЕМ мають тільки поперечні складові поля , не мають дисперсії, не мають критичної частоти(0<=f<=∞).

По хвилепроводу можуть поширюватися тільки хвилі типу ТМ і ТЕ.

Розвязуючи рівняння Максвелла, дістають рівняння хвиль, наприклад, типу ТЕ:

Хвилі, які описуються цими рівняннями, назначається через ТЕ_mn або Н_mn.

Другий тип хвиль: ТН_mn або Е_mn.

Число m значить кількість півхвиль вздовж широкої стінки хвилепроводу, а індекс n вздовж вузької стінки.

Числа m і n показують кількість просторових півперіодів поля по відповідній осі координат.

Для кожного хвильоводу існує одна хвиля електричного (магнітного) типу, яка в порівнянні з іншими має найбільшу критичну довжину хвилі. До таких основних хвиль відносяться Е₁₁ (Н₁₀) в прямокутному хвилепроводі (для круглого Е₀₁ ( Н₁₁)).

Рисунок 3.7-Картина електричного і магнітного полів при біжучій хвилі типу Е₁₁ в поперечному і повздовжньому розрізах хвилепроводу

Рисунок 3.8 –Структура полів типу Е₂₁ і Е₂₂ та епюри розподілу напруженостей

Рисунок 3.9 –Структура поля Н₁₀

Рисунок 3.10 –Структура поля Н₀₁.

Рисунок 3.11-Повна картина електричного і магнітного полів при біжучій хвилі типу Н₁₀.

Рисунок 3.12- Структура електричного і магнітного полів в поперечному перерізі прямокутного хвилепроводу при хвилях типів Н₀₁ , Н₀₂ .

Рисунок 3.13- Структура електричного і магнітного полів у поперечному перерізі прямокутного хвилепроводу при хвилях типів Н₁₁ ,Н₂₁.

А

Рисунок 3.10 –Структура поля Н₀₁.

тенюатор (ослаблювач) - служить для зміни амплітуди НВЧ-сигналів шляхом зміни розмірів поперечного перерізу хвилепроводу, введення вставок в яких затухають НВЧ-коливання або шляхом використання поляризаційних властивостей НВЧ-коливань.

Вентиль пропускає НВЧ-енергію тільки в одному напрямі, тільки падаючу хвилю, що необхідно для роботи НВЧ-тракту в режимі біжучої хвилі і усунення впливу навантаження на джерело коливань.

Фазоперетворювач - дає можливість змінити фазу НВЧ - коливань на фіксоване значення дискретно чи плавно і представляє собою відрізок довгої лінії регульованої довжини чи із змінюваними електричними параметрами середовища ( і ), що дозволяє регулювати електричну довжину і приводити до додаткового зсуву фаз, який залежить від відношення електричної довжини відрізка до довжини хвилі.

Направлений розгалужувач (трійники) має один вхід і два виходи, на які передає певну частину падаючої енергіїї чи відбитої в потрібний хвилепровід НВЧ-такту. Він може використовуватися як дільник потужності в певній пропорції, а також для додавання чи віднімання сигналів.

Якщо хвилепроводи з'єднати через широку стінку - то це є Е-трійник, якщо через вузьку , то це – Н трійник.

В Е - трійнику при збудженні в плечі 3 хвилі Н₁₀, в плечах 1 і 2 хвилі на однаковій віддалі від місця розгалуження мають рівні амплітуди і відрізняються по фазі на 180⁰. Якщо в плечах 1, 2 поширюються співфазні хвилі однакової амплітуди, то в плечі 3 хвилі відсутні.

В Н-трійнику при збудженні в плечі 3 хвилі Н₁₀ в плечах 1 і 2 будуть рівні хвилі по амплітуді і співфазні.

Рисунок 3.14-Напрям векторів поля в Е трійнику.

Особливий інтерес являють собою комбінація Е- і Н - трійників, яка називається подвійний Т-міст (подвійний трійник) При повній симетрії плеч і навантажень в плечах існує повна розв’язка плеч 1 і 4. Розділення енергії, амплітуда і фаза такі ж, як і в розділених трійниках. Подвійні трійники є основою в мостових схемах і в схемах балансних змішувачів.

При використанні поляризаційних методів (для аналізу поляризації коливань) застосовується турнікетне з'єднання.

Детекторна секція (амплітудний детектор, випрямляч) перетворюють НВЧ-коливання в сигнали постійного струму чи в сигнали пропорційні огинаючій НВЧ-коливань. Вони виконуються на базі СВЧ-діодів (Д602, ДК-В, Д601). Для збільшення значень вихідних сигналів детекторна секція звичайно має резонаторну частоту, яка настроюється спеціальним поршнем в режим резонансу на робочій частоті.

Змішувальна секція подібна до детекторної, але має два входи, на які подаються НВЧ-коливання різних частот В результаті їх додавання та випрямлення (Д403, Д405, ДГ-С, Д604) на виході змішувальної секції виділяється складова коливань різницевої частоти, яка є набагато менша НВЧ і обробка сигналів, на якій набагато простіша.

Резонатори - по суті резонансні контури, за їх допомогою можна виконувати такі перетворення: відділяти сигнали потрібної частоти, узгоджувати різні елементи між собою, змінювати значення струмів, напруг, резонатори можуть виконуватись у вигляді об’ємних конструкцій чи відрізків хвилепроводів і довгих ліній. Переналагодження НВЧ-резонаторів може відбуватись за допомогою короткозамикаючих поршнів, штирів, плунжерів, пластин, гнучких діафрагм.

Рисунок 3.15 – Будова подвійного трійника та турнікетне з’єднання.

Узгоджені навантаження являють собою "глухі" відрізки довгої лінії, яка має активний опір, рівний опору лінії (Z_н=Z_л) Вони призначені для під’єднання НВЧ-тракту, щоб поглинути падаючу хвилю і усунути тим самим відбиття НВЧ – коливань.

Вимірювальні лінії - являють собою відрізок довгої лінії з прорізом по середині широкої сторони для введення зонда детекторної секції. В проріз відрізка довгої лінії вводиться зонд, який може переміщуватися вздовж лінії, що дозволяє розмістити його в місце, де досягається необхідне співвідношення між падаючою і відбитою хвилями і відповідно одержуються певні значення НВЧ-коливань (максимум, мінімум, середнє). Вимірювальна лінія має точне градуювання і дозволяє виміряти багато величин, які характеризують НВЧ-коливання.

Хвилеміри - пристрої для визначення частоти f чи довжини хвилі НВЧ-коливань (в найпростішому випадку - це короткозамкнута вимірювальна лінія з каліброваними розмірами елементів). Наприклад, для часто використовуваного прямокутного хвилепроводу при збудженні в ньому хвилі типу ТЕ₁₀(Н₁₀) довжина хвилі дорівнює:

, (3.23)

, (3.24)

де - довжина хвилі в вакуумі, _а – відносна діелектрична стала речовини, яка заповнює хвилепровід, а-розмір широкої стінки хвилепроводу.

Індикатори НВЧ-випромінювання перетворюють розподіл густини НВЧ-енергії у видиме зображення, що дозволяє оператору аналізувати якість ОК.Ними є люмінофори, рідкі кристали, фотоемульсія.

Люмінофори - це речовини, які світяться під дією падаючого на них випромінювання. Енергії НВЧ недостатньо для збудження, тому потрібне додаткове джерело УФВ з такою інтенсивністю, щоб яскравість свічення люмінофору була середньою і змінювалася під дією НВЧ.

Рідкі кристали - для РНК застосовують холестеринні. НВЧ-випромінювання нагріває шар рідкого кристалу і змінюється забарвлення його.

Фотоемульсії - напівпроявлені (в стадії проявлення), теж чутливі до тепла, де на плівку попадає більше НВЧ-енергії, там почорніння буде більше.

Вимірювальні перетворювачі - перетворюють компоненти випромінювання НВЧ і полів в електричні сигнали. Для цього застосовують напівпровідникові і термоелектричні прилади.

Напівпровідникові (НВЧ-діоди і транзистори) побудовані на базі р-п-переходу і за рахунок його нелінійних властивостей дають можливість перетворити НВЧ-сигнали в сигнали постійного струму, відеосигнали чи сигнали низької частоти (виділення огинаючої). Найбільше застосовуються в цій ролі НВЧ-діоди:

Д606, 2А201. 2А202 - відеодетектори;

Д405(БП),2А104(АР),2А105Б(В)-змішуючі.

Пари діодів встановлюють в мостові схеми.

Терморезистори - в НВЧ-діапазоні використовують: Т8Е, Т8М, Т9, ТШ2. Їхні коефіцієнти ТКО досягають до 6 /К. Коефіцієнт енергетичної чутливості - 20-100 Вт/ Вони інерційні тому використовують рідше.

Болометри – спеціальні резистори для вимірювання надзвичайно малих потоків потужності. У порівнянні з термісторами у них краща стабільність, але гірша чутливість.Виготовляють парами з близькими характеристиками для балансних і мостових схем.

5.

№24